Theorem pellexlem3 42819

Description: Lemma for pellex 42823. To each good rational approximation of (√‘𝐷), there exists a near-solution. (Contributed by Stefan O'Rear, 14-Sep-2014.)

Assertion

Ref	Expression
pellexlem3	⊢ ((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) → {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ≼ {⟨𝑦, 𝑧⟩ ∣ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))})

Distinct variable group:   𝑥,𝐷,𝑦,𝑧

Proof of Theorem pellexlem3

Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnex 12192	. . . 4 ⊢ ℕ ∈ V
2	1, 1	xpex 7729	. . 3 ⊢ (ℕ × ℕ) ∈ V
3		opabssxp 5731	. . 3 ⊢ {⟨𝑦, 𝑧⟩ ∣ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))} ⊆ (ℕ × ℕ)
4	2, 3	ssexi 5277	. 2 ⊢ {⟨𝑦, 𝑧⟩ ∣ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))} ∈ V
5		simprl 770	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → 𝑎 ∈ ℚ)
6		simprrl 780	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → 0 < 𝑎)
7		qgt0numnn 16721	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑎 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑎) → (numer‘𝑎) ∈ ℕ)
8	5, 6, 7	syl2anc 584	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → (numer‘𝑎) ∈ ℕ)
9		qdencl 16711	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 ∈ ℚ → (denom‘𝑎) ∈ ℕ)
10	5, 9	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → (denom‘𝑎) ∈ ℕ)
11	8, 10	jca 511	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → ((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ (denom‘𝑎) ∈ ℕ))
12		simpll 766	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → 𝐷 ∈ ℕ)
13		simplr 768	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ)
14		pellexlem1 42817	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ (numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ (denom‘𝑎) ∈ ℕ) ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) → (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0)
15	12, 8, 10, 13, 14	syl31anc 1375	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0)
16		simprrr 781	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2))
17		qeqnumdivden 16716	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑎 ∈ ℚ → 𝑎 = ((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)))
18	17	oveq1d 7402	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑎 ∈ ℚ → (𝑎 − (√‘𝐷)) = (((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) − (√‘𝐷)))
19	18	fveq2d 6862	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 ∈ ℚ → (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) = (abs‘(((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) − (√‘𝐷))))
20	19	breq1d 5117	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∈ ℚ → ((abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2) ↔ (abs‘(((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))
21	5, 20	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → ((abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2) ↔ (abs‘(((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))
22	16, 21	mpbid 232	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → (abs‘(((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2))
23		pellexlem2 42818	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ (numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ (denom‘𝑎) ∈ ℕ) ∧ (abs‘(((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)) → (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))))
24	12, 8, 10, 22, 23	syl31anc 1375	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))))
25	11, 15, 24	jca32 515	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))) → (((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ (denom‘𝑎) ∈ ℕ) ∧ ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))))))
26	25	ex 412	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) → ((𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2))) → (((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ (denom‘𝑎) ∈ ℕ) ∧ ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))))
27		breq2 5111	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (0 < 𝑥 ↔ 0 < 𝑎))
28		fvoveq1 7410	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) = (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))))
29		fveq2 6858	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (denom‘𝑥) = (denom‘𝑎))
30	29	oveq1d 7402	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → ((denom‘𝑥)↑-2) = ((denom‘𝑎)↑-2))
31	28, 30	breq12d 5120	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → ((abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2) ↔ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2)))
32	27, 31	anbi12d 632	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → ((0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2)) ↔ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2))))
33	32	elrab 3659	. . . 4 ⊢ (𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ↔ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2))))
34		fvex 6871	. . . . 5 ⊢ (numer‘𝑎) ∈ V
35		fvex 6871	. . . . 5 ⊢ (denom‘𝑎) ∈ V
36		eleq1 2816	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → (𝑦 ∈ ℕ ↔ (numer‘𝑎) ∈ ℕ))
37	36	anbi1d 631	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ↔ ((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ)))
38		oveq1 7394	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → (𝑦↑2) = ((numer‘𝑎)↑2))
39	38	oveq1d 7402	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → ((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) = (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))))
40	39	neeq1d 2984	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ↔ (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0))
41	39	fveq2d 6862	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) = (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))))
42	41	breq1d 5117	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → ((abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))) ↔ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))
43	40, 42	anbi12d 632	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → ((((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))) ↔ ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))))))
44	37, 43	anbi12d 632	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))))) ↔ (((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))))
45		eleq1 2816	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (𝑧 ∈ ℕ ↔ (denom‘𝑎) ∈ ℕ))
46	45	anbi2d 630	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ↔ ((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ (denom‘𝑎) ∈ ℕ)))
47		oveq1 7394	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (𝑧↑2) = ((denom‘𝑎)↑2))
48	47	oveq2d 7403	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (𝐷 · (𝑧↑2)) = (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))
49	48	oveq2d 7403	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) = (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))))
50	49	neeq1d 2984	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ↔ (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0))
51	49	fveq2d 6862	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) = (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))))
52	51	breq1d 5117	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → ((abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))) ↔ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))
53	50, 52	anbi12d 632	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))) ↔ ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))))))
54	46, 53	anbi12d 632	. . . . 5 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → ((((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))))) ↔ (((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ (denom‘𝑎) ∈ ℕ) ∧ ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))))
55	34, 35, 44, 54	opelopab 5502	. . . 4 ⊢ (⟨(numer‘𝑎), (denom‘𝑎)⟩ ∈ {⟨𝑦, 𝑧⟩ ∣ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))} ↔ (((numer‘𝑎) ∈ ℕ ∧ (denom‘𝑎) ∈ ℕ) ∧ ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷))))))
56	26, 33, 55	3imtr4g 296	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) → (𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} → ⟨(numer‘𝑎), (denom‘𝑎)⟩ ∈ {⟨𝑦, 𝑧⟩ ∣ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))}))
57		ssrab2 4043	. . . . . 6 ⊢ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ⊆ ℚ
58		simprl 770	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ∧ 𝑏 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))})) → 𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))})
59	57, 58	sselid 3944	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ∧ 𝑏 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))})) → 𝑎 ∈ ℚ)
60		simprr 772	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ∧ 𝑏 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))})) → 𝑏 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))})
61	57, 60	sselid 3944	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ∧ 𝑏 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))})) → 𝑏 ∈ ℚ)
62	34, 35	opth 5436	. . . . . . 7 ⊢ (⟨(numer‘𝑎), (denom‘𝑎)⟩ = ⟨(numer‘𝑏), (denom‘𝑏)⟩ ↔ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏)))
63		simprl 770	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) ∧ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))) → (numer‘𝑎) = (numer‘𝑏))
64		simprr 772	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) ∧ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))) → (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))
65	63, 64	oveq12d 7405	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) ∧ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))) → ((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) = ((numer‘𝑏) / (denom‘𝑏)))
66		simpll 766	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) ∧ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))) → 𝑎 ∈ ℚ)
67	66, 17	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) ∧ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))) → 𝑎 = ((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)))
68		simplr 768	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) ∧ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))) → 𝑏 ∈ ℚ)
69		qeqnumdivden 16716	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑏 ∈ ℚ → 𝑏 = ((numer‘𝑏) / (denom‘𝑏)))
70	68, 69	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) ∧ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))) → 𝑏 = ((numer‘𝑏) / (denom‘𝑏)))
71	65, 67, 70	3eqtr4d 2774	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) ∧ ((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))) → 𝑎 = 𝑏)
72	71	ex 412	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) → (((numer‘𝑎) = (numer‘𝑏) ∧ (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏)) → 𝑎 = 𝑏))
73	62, 72	biimtrid 242	. . . . . 6 ⊢ ((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) → (⟨(numer‘𝑎), (denom‘𝑎)⟩ = ⟨(numer‘𝑏), (denom‘𝑏)⟩ → 𝑎 = 𝑏))
74		fveq2 6858	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (numer‘𝑎) = (numer‘𝑏))
75		fveq2 6858	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))
76	74, 75	opeq12d 4845	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → ⟨(numer‘𝑎), (denom‘𝑎)⟩ = ⟨(numer‘𝑏), (denom‘𝑏)⟩)
77	73, 76	impbid1 225	. . . . 5 ⊢ ((𝑎 ∈ ℚ ∧ 𝑏 ∈ ℚ) → (⟨(numer‘𝑎), (denom‘𝑎)⟩ = ⟨(numer‘𝑏), (denom‘𝑏)⟩ ↔ 𝑎 = 𝑏))
78	59, 61, 77	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) ∧ (𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ∧ 𝑏 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))})) → (⟨(numer‘𝑎), (denom‘𝑎)⟩ = ⟨(numer‘𝑏), (denom‘𝑏)⟩ ↔ 𝑎 = 𝑏))
79	78	ex 412	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) → ((𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ∧ 𝑏 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))}) → (⟨(numer‘𝑎), (denom‘𝑎)⟩ = ⟨(numer‘𝑏), (denom‘𝑏)⟩ ↔ 𝑎 = 𝑏)))
80	56, 79	dom2d 8964	. 2 ⊢ ((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) → ({⟨𝑦, 𝑧⟩ ∣ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))} ∈ V → {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ≼ {⟨𝑦, 𝑧⟩ ∣ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))}))
81	4, 80	mpi 20	1 ⊢ ((𝐷 ∈ ℕ ∧ ¬ (√‘𝐷) ∈ ℚ) → {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ≼ {⟨𝑦, 𝑧⟩ ∣ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) ∧ (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ∧ (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) < (1 + (2 · (√‘𝐷)))))})

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2925  {crab 3405  Vcvv 3447  ⟨cop 4595   class class class wbr 5107  {copab 5169   × cxp 5636  ‘cfv 6511  (class class class)co 7387   ≼ cdom 8916  0cc0 11068  1c1 11069   + caddc 11071   · cmul 11073   < clt 11208   − cmin 11405  -cneg 11406   / cdiv 11835  ℕcn 12186  2c2 12241  ℚcq 12907  ↑cexp 14026  √csqrt 15199  abscabs 15200  numercnumer 16703  denomcdenom 16704

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711  ax-cnex 11124  ax-resscn 11125  ax-1cn 11126  ax-icn 11127  ax-addcl 11128  ax-addrcl 11129  ax-mulcl 11130  ax-mulrcl 11131  ax-mulcom 11132  ax-addass 11133  ax-mulass 11134  ax-distr 11135  ax-i2m1 11136  ax-1ne0 11137  ax-1rid 11138  ax-rnegex 11139  ax-rrecex 11140  ax-cnre 11141  ax-pre-lttri 11142  ax-pre-lttrn 11143  ax-pre-ltadd 11144  ax-pre-mulgt0 11145  ax-pre-sup 11146

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3354  df-reu 3355  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-pss 3934  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5533  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5591  df-we 5593  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-pred 6274  df-ord 6335  df-on 6336  df-lim 6337  df-suc 6338  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-f1 6516  df-fo 6517  df-f1o 6518  df-fv 6519  df-riota 7344  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-om 7843  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-frecs 8260  df-wrecs 8291  df-recs 8340  df-rdg 8378  df-er 8671  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-sup 9393  df-inf 9394  df-pnf 11210  df-mnf 11211  df-xr 11212  df-ltxr 11213  df-le 11214  df-sub 11407  df-neg 11408  df-div 11836  df-nn 12187  df-2 12249  df-3 12250  df-n0 12443  df-z 12530  df-uz 12794  df-q 12908  df-rp 12952  df-fl 13754  df-mod 13832  df-seq 13967  df-exp 14027  df-cj 15065  df-re 15066  df-im 15067  df-sqrt 15201  df-abs 15202  df-dvds 16223  df-gcd 16465  df-numer 16705  df-denom 16706

This theorem is referenced by:  pellexlem4  42820