Theorem pellexlem3 42821

Description: Lemma for pellex 42825. 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 12251	. . . 4 ⊢ ℕ ∈ V
2	1, 1	xpex 7752	. . 3 ⊢ (ℕ × ℕ) ∈ V
3		opabssxp 5752	. . 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 5297	. 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 16775	. . . . . . . 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 16765	. . . . . . . 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 42819	. . . . . . 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 16770	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑎 ∈ ℚ → 𝑎 = ((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)))
18	17	oveq1d 7425	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑎 ∈ ℚ → (𝑎 − (√‘𝐷)) = (((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) − (√‘𝐷)))
19	18	fveq2d 6885	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 ∈ ℚ → (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) = (abs‘(((numer‘𝑎) / (denom‘𝑎)) − (√‘𝐷))))
20	19	breq1d 5134	. . . . . . . . 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 42820	. . . . . . 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 5128	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (0 < 𝑥 ↔ 0 < 𝑎))
28		fvoveq1 7433	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) = (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))))
29		fveq2 6881	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (denom‘𝑥) = (denom‘𝑎))
30	29	oveq1d 7425	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → ((denom‘𝑥)↑-2) = ((denom‘𝑎)↑-2))
31	28, 30	breq12d 5137	. . . . . 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 3676	. . . 4 ⊢ (𝑎 ∈ {𝑥 ∈ ℚ ∣ (0 < 𝑥 ∧ (abs‘(𝑥 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑥)↑-2))} ↔ (𝑎 ∈ ℚ ∧ (0 < 𝑎 ∧ (abs‘(𝑎 − (√‘𝐷))) < ((denom‘𝑎)↑-2))))
34		fvex 6894	. . . . 5 ⊢ (numer‘𝑎) ∈ V
35		fvex 6894	. . . . 5 ⊢ (denom‘𝑎) ∈ V
36		eleq1 2823	. . . . . . 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 7417	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → (𝑦↑2) = ((numer‘𝑎)↑2))
39	38	oveq1d 7425	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → ((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) = (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))))
40	39	neeq1d 2992	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → (((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ↔ (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0))
41	39	fveq2d 6885	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = (numer‘𝑎) → (abs‘((𝑦↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) = (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))))
42	41	breq1d 5134	. . . . . . 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 2823	. . . . . . 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 7417	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (𝑧↑2) = ((denom‘𝑎)↑2))
48	47	oveq2d 7426	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (𝐷 · (𝑧↑2)) = (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))
49	48	oveq2d 7426	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) = (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))))
50	49	neeq1d 2992	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → ((((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2))) ≠ 0 ↔ (((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2))) ≠ 0))
51	49	fveq2d 6885	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = (denom‘𝑎) → (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · (𝑧↑2)))) = (abs‘(((numer‘𝑎)↑2) − (𝐷 · ((denom‘𝑎)↑2)))))
52	51	breq1d 5134	. . . . . . 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 5522	. . . 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 4060	. . . . . 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 3961	. . . . 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 3961	. . . . 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 5456	. . . . . . 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 7428	. . . . . . . . 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 16770	. . . . . . . . . 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 2781	. . . . . . . 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 6881	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (numer‘𝑎) = (numer‘𝑏))
75		fveq2 6881	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (denom‘𝑎) = (denom‘𝑏))
76	74, 75	opeq12d 4862	. . . . . 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 9012	. 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 2933  {crab 3420  Vcvv 3464  ⟨cop 4612   class class class wbr 5124  {copab 5186   × cxp 5657  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   ≼ cdom 8962  0cc0 11134  1c1 11135   + caddc 11137   · cmul 11139   < clt 11274   − cmin 11471  -cneg 11472   / cdiv 11899  ℕcn 12245  2c2 12300  ℚcq 12969  ↑cexp 14084  √csqrt 15257  abscabs 15258  numercnumer 16757  denomcdenom 16758

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 2708  ax-rep 5254  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211  ax-pre-sup 11212

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 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4889  df-iun 4974  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-er 8724  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-sup 9459  df-inf 9460  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-div 11900  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-n0 12507  df-z 12594  df-uz 12858  df-q 12970  df-rp 13014  df-fl 13814  df-mod 13892  df-seq 14025  df-exp 14085  df-cj 15123  df-re 15124  df-im 15125  df-sqrt 15259  df-abs 15260  df-dvds 16278  df-gcd 16519  df-numer 16759  df-denom 16760

This theorem is referenced by:  pellexlem4  42822