Theorem pellfundre 43455

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 43454	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) = inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ))
2		ssrab2 4033	. . . 4 ⊢ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ (Pell14QR‘𝐷)
3		pell14qrre 43431	. . . . . 6 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → 𝑎 ∈ ℝ)
4	3	ex 416	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) → 𝑎 ∈ ℝ))
5	4	ssrdv 3942	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (Pell14QR‘𝐷) ⊆ ℝ)
6	2, 5	sstrid 3947	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ ℝ)
7		pell1qrss14 43442	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (Pell1QR‘𝐷) ⊆ (Pell14QR‘𝐷))
8		pellqrex 43453	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑎 ∈ (Pell1QR‘𝐷)1 < 𝑎)
9		ssrexv 4006	. . . . 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 4343	. . . 4 ⊢ ({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅ ↔ ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎)
12	10, 11	sylibr 236	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅)
13		1re 11181	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℝ
14		breq2 5104	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑐 → (1 < 𝑎 ↔ 1 < 𝑐))
15	14	elrab 3650	. . . . . 6 ⊢ (𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ↔ (𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑐))
16		pell14qrre 43431	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → 𝑐 ∈ ℝ)
17		ltle 11271	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ 𝑐 ∈ ℝ) → (1 < 𝑐 → 1 ≤ 𝑐))
18	13, 16, 17	sylancr 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → (1 < 𝑐 → 1 ≤ 𝑐))
19	18	expimpd 457	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ((𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑐) → 1 ≤ 𝑐))
20	15, 19	biimtrid 244	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} → 1 ≤ 𝑐))
21	20	ralrimiv 3153	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}1 ≤ 𝑐)
22		breq1 5103	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 1 → (𝑏 ≤ 𝑐 ↔ 1 ≤ 𝑐))
23	22	ralbidv 3185	. . . . 5 ⊢ (𝑏 = 1 → (∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐 ↔ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}1 ≤ 𝑐))
24	23	rspcev 3581	. . . 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 596	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐)
26		infrecl 12174	. . 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 1390	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
28	1, 27	eqeltrd 2862	1 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) ∈ ℝ)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1560   ∈ wcel 2142   ≠ wne 2957  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  {crab 3414   ∖ cdif 3901   ⊆ wss 3904  ∅c0 4285   class class class wbr 5100  ‘cfv 6521  infcinf 9387  ℝcr 11072  1c1 11074   < clt 11216   ≤ cle 11217  ℕcn 12210  ◻_NNcsquarenn 43410  Pell1QRcpell1qr 43411  Pell14QRcpell14qr 43413  PellFundcpellfund 43414

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1815  ax-4 1829  ax-5 1930  ax-6 1987  ax-7 2028  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5227  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5322  ax-pr 5390  ax-un 7718  ax-inf2 9596  ax-cnex 11129  ax-resscn 11130  ax-1cn 11131  ax-icn 11132  ax-addcl 11133  ax-addrcl 11134  ax-mulcl 11135  ax-mulrcl 11136  ax-mulcom 11137  ax-addass 11138  ax-mulass 11139  ax-distr 11140  ax-i2m1 11141  ax-1ne0 11142  ax-1rid 11143  ax-rnegex 11144  ax-rrecex 11145  ax-cnre 11146  ax-pre-lttri 11147  ax-pre-lttrn 11148  ax-pre-ltadd 11149  ax-pre-mulgt0 11150  ax-pre-sup 11151

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1099  df-3an 1100  df-tru 1563  df-fal 1573  df-ex 1800  df-nf 1804  df-sb 2091  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3456  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4906  df-iun 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-se 5601  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6288  df-ord 6349  df-on 6350  df-lim 6351  df-suc 6352  df-iota 6477  df-fun 6523  df-fn 6524  df-f 6525  df-f1 6526  df-fo 6527  df-f1o 6528  df-fv 6529  df-isom 6530  df-riota 7353  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-om 7847  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-oadd 8441  df-omul 8442  df-er 8678  df-map 8810  df-en 8928  df-dom 8929  df-sdom 8930  df-fin 8931  df-sup 9388  df-inf 9389  df-oi 9458  df-card 9897  df-acn 9900  df-pnf 11218  df-mnf 11219  df-xr 11220  df-ltxr 11221  df-le 11222  df-sub 11416  df-neg 11417  df-div 11845  df-nn 12211  df-2 12280  df-3 12281  df-n0 12482  df-xnn0 12555  df-z 12569  df-uz 12840  df-q 12950  df-rp 12994  df-ico 13355  df-fz 13513  df-fl 13802  df-mod 13880  df-seq 14015  df-exp 14075  df-hash 14344  df-cj 15126  df-re 15127  df-im 15128  df-sqrt 15262  df-abs 15263  df-dvds 16287  df-gcd 16529  df-numer 16770  df-denom 16771  df-squarenn 43415  df-pell1qr 43416  df-pell14qr 43417  df-pell1234qr 43418  df-pellfund 43419

This theorem is referenced by:  pellfundgt1  43457  pellfundglb  43459  pellfundex  43460  pellfund14gap  43461  pellfundrp  43462  rmspecfund  43483