Theorem pellfundge 42877

Description: Lower bound on the fundamental solution of a Pell equation. (Contributed by Stefan O'Rear, 19-Sep-2014.)

Assertion

Ref	Expression
pellfundge	⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ (PellFund‘𝐷))

Proof of Theorem pellfundge

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ssrab2 4046	. . . 4 ⊢ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ (Pell14QR‘𝐷)
2		pell14qrre 42852	. . . . . 6 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → 𝑎 ∈ ℝ)
3	2	ex 412	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) → 𝑎 ∈ ℝ))
4	3	ssrdv 3955	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (Pell14QR‘𝐷) ⊆ ℝ)
5	1, 4	sstrid 3961	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ ℝ)
6		pell1qrss14 42863	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (Pell1QR‘𝐷) ⊆ (Pell14QR‘𝐷))
7		pellqrex 42874	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑎 ∈ (Pell1QR‘𝐷)1 < 𝑎)
8		ssrexv 4019	. . . . 5 ⊢ ((Pell1QR‘𝐷) ⊆ (Pell14QR‘𝐷) → (∃𝑎 ∈ (Pell1QR‘𝐷)1 < 𝑎 → ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎))
9	6, 7, 8	sylc 65	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎)
10		rabn0 4355	. . . 4 ⊢ ({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅ ↔ ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎)
11	9, 10	sylibr 234	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅)
12		eldifi 4097	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → 𝐷 ∈ ℕ)
13	12	peano2nnd 12210	. . . . . . 7 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝐷 + 1) ∈ ℕ)
14	13	nnrpd 13000	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝐷 + 1) ∈ ℝ+)
15	14	rpsqrtcld 15385	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (√‘(𝐷 + 1)) ∈ ℝ+)
16	15	rpred 13002	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (√‘(𝐷 + 1)) ∈ ℝ)
17	12	nnrpd 13000	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → 𝐷 ∈ ℝ+)
18	17	rpsqrtcld 15385	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (√‘𝐷) ∈ ℝ+)
19	18	rpred 13002	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (√‘𝐷) ∈ ℝ)
20	16, 19	readdcld 11210	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ∈ ℝ)
21		breq2 5114	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (1 < 𝑎 ↔ 1 < 𝑏))
22	21	elrab 3662	. . . . 5 ⊢ (𝑏 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ↔ (𝑏 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑏))
23		pell14qrgap 42870	. . . . . 6 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑏 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑏) → ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ 𝑏)
24	23	3expib 1122	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ((𝑏 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑏) → ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ 𝑏))
25	22, 24	biimtrid 242	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝑏 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} → ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ 𝑏))
26	25	ralrimiv 3125	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∀𝑏 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ 𝑏)
27		infmrgelbi 42873	. . 3 ⊢ ((({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ ℝ ∧ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅ ∧ ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ∈ ℝ) ∧ ∀𝑏 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ 𝑏) → ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ))
28	5, 11, 20, 26, 27	syl31anc 1375	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ))
29		pellfundval 42875	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) = inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ))
30	28, 29	breqtrrd 5138	1 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ((√‘(𝐷 + 1)) + (√‘𝐷)) ≤ (PellFund‘𝐷))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2926  ∀wral 3045  ∃wrex 3054  {crab 3408   ∖ cdif 3914   ⊆ wss 3917  ∅c0 4299   class class class wbr 5110  ‘cfv 6514  (class class class)co 7390  infcinf 9399  ℝcr 11074  1c1 11076   + caddc 11078   < clt 11215   ≤ cle 11216  ℕcn 12193  √csqrt 15206  ◻_NNcsquarenn 42831  Pell1QRcpell1qr 42832  Pell14QRcpell14qr 42834  PellFundcpellfund 42835

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 2702  ax-rep 5237  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-inf2 9601  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153

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 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-op 4599  df-uni 4875  df-int 4914  df-iun 4960  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-se 5595  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-isom 6523  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-om 7846  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-oadd 8441  df-omul 8442  df-er 8674  df-map 8804  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-fin 8925  df-sup 9400  df-inf 9401  df-oi 9470  df-card 9899  df-acn 9902  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-div 11843  df-nn 12194  df-2 12256  df-3 12257  df-n0 12450  df-xnn0 12523  df-z 12537  df-uz 12801  df-q 12915  df-rp 12959  df-ico 13319  df-fz 13476  df-fl 13761  df-mod 13839  df-seq 13974  df-exp 14034  df-hash 14303  df-cj 15072  df-re 15073  df-im 15074  df-sqrt 15208  df-abs 15209  df-dvds 16230  df-gcd 16472  df-numer 16712  df-denom 16713  df-squarenn 42836  df-pell1qr 42837  df-pell14qr 42838  df-pell1234qr 42839  df-pellfund 42840

This theorem is referenced by:  pellfundgt1  42878  rmspecfund  42904