Users' Mathboxes Mathbox for Luke Murphy < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  quadfac Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem quadfac 43514
Description: The solution of a quadratic equation via factoring. (Contributed by Luke Murphy, 10-Jul-2026.)
Hypotheses
Ref Expression
quadfac.a (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
quadfac.z (𝜑 → 𝐴 ≠ 0)
quadfac.b (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
quadfac.c (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ)
quadfac.x (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
quadfac.m (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
quadfac.n (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
quadfac.mpn (𝜑 → (𝑀 + 𝑁) = -(𝐵 / 𝐴))
quadfac.mtn (𝜑 → (𝑀 · 𝑁) = (𝐶 / 𝐴))
Assertion
Ref Expression
quadfac (𝜑 → (((𝐴 · (𝑋↑2)) + ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶)) = 0 ↔ (𝑋 = 𝑀 ∨ 𝑋 = 𝑁)))

Proof of Theorem quadfac
StepHypRef Expression
1 quadfac.x . . . 4 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
2 quadfac.m . . . 4 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
31, 2subcld 11706 . . 3 (𝜑 → (𝑋 − 𝑀) ∈ ℂ)
4 quadfac.n . . . 4 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
51, 4subcld 11706 . . 3 (𝜑 → (𝑋 − 𝑁) ∈ ℂ)
63, 5mul0ord 12002 . 2 (𝜑 → (((𝑋 − 𝑀) · (𝑋 − 𝑁)) = 0 ↔ ((𝑋 − 𝑀) = 0 ∨ (𝑋 − 𝑁) = 0)))
7 olc 882 . . . . . 6 ((((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0 → (𝐴 = 0 ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
8 quadfac.z . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐴 ≠ 0)
98neneqd 2964 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ¬ 𝐴 = 0)
10 id 23 . . . . . . . . . 10 (𝐴 = 0 → 𝐴 = 0)
11 falim 1587 . . . . . . . . . 10 (⊥ → 𝐴 = 0)
1210, 11pm5.21ni 380 . . . . . . . . 9 (¬ 𝐴 = 0 → (𝐴 = 0 ↔ ⊥))
139, 12syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 = 0 ↔ ⊥))
1413orbi1d 930 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 = 0 ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0) ↔ (⊥ ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0)))
15 falim 1587 . . . . . . . . 9 (⊥ → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0)
16 id 23 . . . . . . . . 9 ((((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0 → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0)
1715, 16jaoi 871 . . . . . . . 8 ((⊥ ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0) → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0)
1817a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → ((⊥ ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0) → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
1914, 18sylbid 243 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴 = 0 ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0) → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
207, 19impbid2 229 . . . . 5 (𝜑 → ((((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0 ↔ (𝐴 = 0 ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0)))
211, 2, 1, 4mulsubd 11812 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑋 − 𝑀) · (𝑋 − 𝑁)) = (((𝑋 · 𝑋) + (𝑁 · 𝑀)) − ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀))))
221sqvald 14324 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑋↑2) = (𝑋 · 𝑋))
2322eqcomd 2769 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋 · 𝑋) = (𝑋↑2))
242, 4mulcomd 11367 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑀 · 𝑁) = (𝑁 · 𝑀))
25 quadfac.mtn . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑀 · 𝑁) = (𝐶 / 𝐴))
2624, 25eqtr3d 2800 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑁 · 𝑀) = (𝐶 / 𝐴))
2723, 26oveq12d 7467 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋 · 𝑋) + (𝑁 · 𝑀)) = ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)))
284, 2addcomd 11549 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑁 + 𝑀) = (𝑀 + 𝑁))
2928oveq1d 7464 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑁 + 𝑀) · 𝑋) = ((𝑀 + 𝑁) · 𝑋))
304, 1mulcomd 11367 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑁 · 𝑋) = (𝑋 · 𝑁))
312, 1mulcomd 11367 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑀 · 𝑋) = (𝑋 · 𝑀))
3230, 31oveq12d 7467 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑁 · 𝑋) + (𝑀 · 𝑋)) = ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀)))
334, 1, 2, 32joinlmuladdmuld 11373 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑁 + 𝑀) · 𝑋) = ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀)))
34 quadfac.mpn . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑀 + 𝑁) = -(𝐵 / 𝐴))
3534oveq1d 7464 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑀 + 𝑁) · 𝑋) = ( -(𝐵 / 𝐴) · 𝑋))
3629, 33, 353eqtr3d 2806 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀)) = ( -(𝐵 / 𝐴) · 𝑋))
3727, 36oveq12d 7467 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝑋 · 𝑋) + (𝑁 · 𝑀)) − ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀))) = (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − ( -(𝐵 / 𝐴) · 𝑋)))
3821, 37eqtrd 2798 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑋 − 𝑀) · (𝑋 − 𝑁)) = (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − ( -(𝐵 / 𝐴) · 𝑋)))
3938eqeq1d 2765 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝑋 − 𝑀) · (𝑋 − 𝑁)) = 0 ↔ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − ( -(𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
40 quadfac.b . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
41 quadfac.a . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
4240, 41, 8divcld 12131 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
4342, 1mulneg1d 11806 . . . . . . . 8 (𝜑 → ( -(𝐵 / 𝐴) · 𝑋) = -((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))
4443oveq2d 7465 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − ( -(𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − -((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)))
4544eqeq1d 2765 . . . . . 6 (𝜑 → ((((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − ( -(𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0 ↔ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − -((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
461sqcld 14325 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
47 quadfac.c . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ)
4847, 41, 8divcld 12131 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐶 / 𝐴) ∈ ℂ)
4946, 48addcld 11365 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) ∈ ℂ)
5040, 41, 8divcld 12131 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
5150, 1mulcld 11366 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋) ∈ ℂ)
5249, 51subnegd 11713 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − -((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)))
5352eqeq1d 2765 . . . . . 6 (𝜑 → ((((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − -((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0 ↔ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
5439, 45, 533bitrd 308 . . . . 5 (𝜑 → (((𝑋 − 𝑀) · (𝑋 − 𝑁)) = 0 ↔ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
551sqcld 14325 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
5647, 41, 8divcld 12131 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶 / 𝐴) ∈ ℂ)
5755, 56addcld 11365 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) ∈ ℂ)
5840, 41, 8divcld 12131 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
5958, 1mulcld 11366 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋) ∈ ℂ)
6057, 59addcld 11365 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) ∈ ℂ)
6141, 60mul0ord 12002 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 · (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))) = 0 ↔ (𝐴 = 0 ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0)))
6220, 54, 613bitr4d 314 . . . 4 (𝜑 → (((𝑋 − 𝑀) · (𝑋 − 𝑁)) = 0 ↔ (𝐴 · (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))) = 0))
631sqcld 14325 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
6447, 41, 8divcld 12131 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐶 / 𝐴) ∈ ℂ)
6563, 64addcld 11365 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) ∈ ℂ)
6640, 41, 8divcld 12131 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
6766, 1mulcld 11366 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋) ∈ ℂ)
6841, 65, 67adddid 11370 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴 · (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))) = ((𝐴 · ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴))) + (𝐴 · ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))))
6968eqeq1d 2765 . . . 4 (𝜑 → ((𝐴 · (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))) = 0 ↔ ((𝐴 · ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴))) + (𝐴 · ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))) = 0))
701sqcld 14325 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
7147, 41, 8divcld 12131 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶 / 𝐴) ∈ ℂ)
7241, 70, 71adddid 11370 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 · ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴))) = ((𝐴 · (𝑋↑2)) + (𝐴 · (𝐶 / 𝐴))))
7347, 41, 8divcan2d 12133 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 · (𝐶 / 𝐴)) = 𝐶)
7473oveq2d 7465 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 · (𝑋↑2)) + (𝐴 · (𝐶 / 𝐴))) = ((𝐴 · (𝑋↑2)) + 𝐶))
7572, 74eqtrd 2798 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 · ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴))) = ((𝐴 · (𝑋↑2)) + 𝐶))
7640, 41, 8divcld 12131 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
7741, 76, 1mulassd 11369 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 · (𝐵 / 𝐴)) · 𝑋) = (𝐴 · ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)))
7840, 41, 8divcan2d 12133 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 · (𝐵 / 𝐴)) = 𝐵)
7978oveq1d 7464 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 · (𝐵 / 𝐴)) · 𝑋) = (𝐵 · 𝑋))
8077, 79eqtr3d 2800 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 · ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = (𝐵 · 𝑋))
8175, 80oveq12d 7467 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 · ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴))) + (𝐴 · ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))) = (((𝐴 · (𝑋↑2)) + 𝐶) + (𝐵 · 𝑋)))
8281eqeq1d 2765 . . . 4 (𝜑 → (((𝐴 · ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴))) + (𝐴 · ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑋↑2)) + 𝐶) + (𝐵 · 𝑋)) = 0))
8362, 69, 823bitrd 308 . . 3 (𝜑 → (((𝑋 − 𝑀) · (𝑋 − 𝑁)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑋↑2)) + 𝐶) + (𝐵 · 𝑋)) = 0))
841sqcld 14325 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
8541, 84mulcld 11366 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴 · (𝑋↑2)) ∈ ℂ)
8640, 1mulcld 11366 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵 · 𝑋) ∈ ℂ)
8785, 47, 86addassd 11368 . . . 4 (𝜑 → (((𝐴 · (𝑋↑2)) + 𝐶) + (𝐵 · 𝑋)) = ((𝐴 · (𝑋↑2)) + (𝐶 + (𝐵 · 𝑋))))
8887eqeq1d 2765 . . 3 (𝜑 → ((((𝐴 · (𝑋↑2)) + 𝐶) + (𝐵 · 𝑋)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑋↑2)) + (𝐶 + (𝐵 · 𝑋))) = 0))
8940, 1mulcld 11366 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐵 · 𝑋) ∈ ℂ)
9047, 89addcomd 11549 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 + (𝐵 · 𝑋)) = ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶))
9190oveq2d 7465 . . . 4 (𝜑 → ((𝐴 · (𝑋↑2)) + (𝐶 + (𝐵 · 𝑋))) = ((𝐴 · (𝑋↑2)) + ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶)))
9291eqeq1d 2765 . . 3 (𝜑 → (((𝐴 · (𝑋↑2)) + (𝐶 + (𝐵 · 𝑋))) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑋↑2)) + ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶)) = 0))
9383, 88, 923bitrd 308 . 2 (𝜑 → (((𝑋 − 𝑀) · (𝑋 − 𝑁)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑋↑2)) + ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶)) = 0))
941, 2subeq0ad 11714 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 − 𝑀) = 0 ↔ 𝑋 = 𝑀))
951, 4subeq0ad 11714 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 − 𝑁) = 0 ↔ 𝑋 = 𝑁))
9694, 95orbi12d 932 . 2 (𝜑 → (((𝑋 − 𝑀) = 0 ∨ (𝑋 − 𝑁) = 0) ↔ (𝑋 = 𝑀 ∨ 𝑋 = 𝑁)))
976, 93, 963bitr3d 312 1 (𝜑 → (((𝐴 · (𝑋↑2)) + ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶)) = 0 ↔ (𝑋 = 𝑀 ∨ 𝑋 = 𝑁)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∨ wo 861   = wceq 1570  ⊥wfal 1582   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  (class class class)co 7449  ℂcc 11235  0cc0 11237   + caddc 11240   · cmul 11242   − cmin 11578   -cneg 11579   / cdiv 12011  2c2 12435  ↑cexp 14242
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7781  ax-cnex 11293  ax-resscn 11294  ax-1cn 11295  ax-icn 11296  ax-addcl 11297  ax-addrcl 11298  ax-mulcl 11299  ax-mulrcl 11300  ax-mulcom 11301  ax-addass 11302  ax-mulass 11303  ax-distr 11304  ax-i2m1 11305  ax-1ne0 11306  ax-1rid 11307  ax-rnegex 11308  ax-rrecex 11309  ax-cnre 11310  ax-pre-lttri 11311  ax-pre-lttrn 11312  ax-pre-ltadd 11313  ax-pre-mulgt0 11314
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6328  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6518  df-fun 6566  df-fn 6567  df-f 6568  df-f1 6569  df-fo 6570  df-f1o 6571  df-fv 6572  df-riota 7406  df-ov 7452  df-oprab 7453  df-mpo 7454  df-om 7910  df-2nd 8034  df-frecs 8335  df-wrecs 8366  df-recs 8415  df-rdg 8454  df-er 8753  df-en 9010  df-dom 9011  df-sdom 9012  df-pnf 11382  df-mnf 11383  df-xr 11384  df-ltxr 11385  df-le 11386  df-sub 11580  df-neg 11581  df-div 12012  df-nn 12374  df-2 12443  df-n0 12645  df-z 12732  df-uz 13004  df-seq 14183  df-exp 14243
This theorem is used by:  25or6to4  43515
  Copyright terms: Public domain W3C validator