Theorem pellfundre 42904

Description: The fundamental solution of a Pell equation exists as a real number. (Contributed by Stefan O'Rear, 18-Sep-2014.)

Assertion

Ref	Expression
pellfundre	⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) ∈ ℝ)

Proof of Theorem pellfundre

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pellfundval 42903	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) = inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ))
2		ssrab2 4055	. . . 4 ⊢ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ (Pell14QR‘𝐷)
3		pell14qrre 42880	. . . . . 6 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → 𝑎 ∈ ℝ)
4	3	ex 412	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) → 𝑎 ∈ ℝ))
5	4	ssrdv 3964	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (Pell14QR‘𝐷) ⊆ ℝ)
6	2, 5	sstrid 3970	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ ℝ)
7		pell1qrss14 42891	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (Pell1QR‘𝐷) ⊆ (Pell14QR‘𝐷))
8		pellqrex 42902	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑎 ∈ (Pell1QR‘𝐷)1 < 𝑎)
9		ssrexv 4028	. . . . 5 ⊢ ((Pell1QR‘𝐷) ⊆ (Pell14QR‘𝐷) → (∃𝑎 ∈ (Pell1QR‘𝐷)1 < 𝑎 → ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎))
10	7, 8, 9	sylc 65	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎)
11		rabn0 4364	. . . 4 ⊢ ({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅ ↔ ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎)
12	10, 11	sylibr 234	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅)
13		1re 11235	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℝ
14		breq2 5123	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑐 → (1 < 𝑎 ↔ 1 < 𝑐))
15	14	elrab 3671	. . . . . 6 ⊢ (𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ↔ (𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑐))
16		pell14qrre 42880	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → 𝑐 ∈ ℝ)
17		ltle 11323	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ 𝑐 ∈ ℝ) → (1 < 𝑐 → 1 ≤ 𝑐))
18	13, 16, 17	sylancr 587	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → (1 < 𝑐 → 1 ≤ 𝑐))
19	18	expimpd 453	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ((𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑐) → 1 ≤ 𝑐))
20	15, 19	biimtrid 242	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} → 1 ≤ 𝑐))
21	20	ralrimiv 3131	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}1 ≤ 𝑐)
22		breq1 5122	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 1 → (𝑏 ≤ 𝑐 ↔ 1 ≤ 𝑐))
23	22	ralbidv 3163	. . . . 5 ⊢ (𝑏 = 1 → (∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐 ↔ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}1 ≤ 𝑐))
24	23	rspcev 3601	. . . 4 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}1 ≤ 𝑐) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐)
25	13, 21, 24	sylancr 587	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐)
26		infrecl 12224	. . 3 ⊢ (({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ ℝ ∧ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅ ∧ ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐) → inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
27	6, 12, 25, 26	syl3anc 1373	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
28	1, 27	eqeltrd 2834	1 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) ∈ ℝ)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2932  ∀wral 3051  ∃wrex 3060  {crab 3415   ∖ cdif 3923   ⊆ wss 3926  ∅c0 4308   class class class wbr 5119  ‘cfv 6531  infcinf 9453  ℝcr 11128  1c1 11130   < clt 11269   ≤ cle 11270  ℕcn 12240  ◻_NNcsquarenn 42859  Pell1QRcpell1qr 42860  Pell14QRcpell14qr 42862  PellFundcpellfund 42863

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 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-rep 5249  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7729  ax-inf2 9655  ax-cnex 11185  ax-resscn 11186  ax-1cn 11187  ax-icn 11188  ax-addcl 11189  ax-addrcl 11190  ax-mulcl 11191  ax-mulrcl 11192  ax-mulcom 11193  ax-addass 11194  ax-mulass 11195  ax-distr 11196  ax-i2m1 11197  ax-1ne0 11198  ax-1rid 11199  ax-rnegex 11200  ax-rrecex 11201  ax-cnre 11202  ax-pre-lttri 11203  ax-pre-lttrn 11204  ax-pre-ltadd 11205  ax-pre-mulgt0 11206  ax-pre-sup 11207

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 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-int 4923  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-se 5607  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7362  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7862  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-1o 8480  df-oadd 8484  df-omul 8485  df-er 8719  df-map 8842  df-en 8960  df-dom 8961  df-sdom 8962  df-fin 8963  df-sup 9454  df-inf 9455  df-oi 9524  df-card 9953  df-acn 9956  df-pnf 11271  df-mnf 11272  df-xr 11273  df-ltxr 11274  df-le 11275  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11895  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-n0 12502  df-xnn0 12575  df-z 12589  df-uz 12853  df-q 12965  df-rp 13009  df-ico 13368  df-fz 13525  df-fl 13809  df-mod 13887  df-seq 14020  df-exp 14080  df-hash 14349  df-cj 15118  df-re 15119  df-im 15120  df-sqrt 15254  df-abs 15255  df-dvds 16273  df-gcd 16514  df-numer 16754  df-denom 16755  df-squarenn 42864  df-pell1qr 42865  df-pell14qr 42866  df-pell1234qr 42867  df-pellfund 42868

This theorem is referenced by:  pellfundgt1  42906  pellfundglb  42908  pellfundex  42909  pellfund14gap  42910  pellfundrp  42911  rmspecfund  42932