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 42972
Description: The solution of a quadratic equation via factoring. (Contributed by Luke Murphy, 10-Jul-2026.)
Hypotheses
Ref Expression
quadfac.a (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
quadfac.z (𝜑𝐴 ≠ 0)
quadfac.b (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
quadfac.c (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
quadfac.x (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
quadfac.m (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
quadfac.n (𝜑𝑁 ∈ 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 = 𝑀𝑋 = 𝑁)))

Proof of Theorem quadfac
StepHypRef Expression
1 quadfac.x . . . 4 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
2 quadfac.m . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
31, 2subcld 11564 . . 3 (𝜑 → (𝑋𝑀) ∈ ℂ)
4 quadfac.n . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
51, 4subcld 11564 . . 3 (𝜑 → (𝑋𝑁) ∈ ℂ)
63, 5mul0ord 11857 . 2 (𝜑 → (((𝑋𝑀) · (𝑋𝑁)) = 0 ↔ ((𝑋𝑀) = 0 ∨ (𝑋𝑁) = 0)))
7 olc 881 . . . . . 6 ((((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0 → (𝐴 = 0 ∨ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
8 quadfac.z . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ≠ 0)
98neneqd 2963 . . . . . . . . 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 929 . . . . . . 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 870 . . . . . . . 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 11668 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑋𝑀) · (𝑋𝑁)) = (((𝑋 · 𝑋) + (𝑁 · 𝑀)) − ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀))))
221sqvald 14175 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑋↑2) = (𝑋 · 𝑋))
2322eqcomd 2769 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋 · 𝑋) = (𝑋↑2))
242, 4mulcomd 11225 . . . . . . . . . . 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 7428 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋 · 𝑋) + (𝑁 · 𝑀)) = ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)))
284, 2addcomd 11407 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑁 + 𝑀) = (𝑀 + 𝑁))
2928oveq1d 7425 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑁 + 𝑀) · 𝑋) = ((𝑀 + 𝑁) · 𝑋))
304, 1mulcomd 11225 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑁 · 𝑋) = (𝑋 · 𝑁))
312, 1mulcomd 11225 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑀 · 𝑋) = (𝑋 · 𝑀))
3230, 31oveq12d 7428 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑁 · 𝑋) + (𝑀 · 𝑋)) = ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀)))
334, 1, 2, 32joinlmuladdmuld 11231 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑁 + 𝑀) · 𝑋) = ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀)))
34 quadfac.mpn . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑀 + 𝑁) = -(𝐵 / 𝐴))
3534oveq1d 7425 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑀 + 𝑁) · 𝑋) = (-(𝐵 / 𝐴) · 𝑋))
3629, 33, 353eqtr3d 2806 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀)) = (-(𝐵 / 𝐴) · 𝑋))
3727, 36oveq12d 7428 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝑋 · 𝑋) + (𝑁 · 𝑀)) − ((𝑋 · 𝑁) + (𝑋 · 𝑀))) = (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − (-(𝐵 / 𝐴) · 𝑋)))
3821, 37eqtrd 2798 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑋𝑀) · (𝑋𝑁)) = (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − (-(𝐵 / 𝐴) · 𝑋)))
3938eqeq1d 2765 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝑋𝑀) · (𝑋𝑁)) = 0 ↔ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) − (-(𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
40 quadfac.b . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
41 quadfac.a . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
4240, 41, 8divcld 11986 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
4342, 1mulneg1d 11662 . . . . . . . 8 (𝜑 → (-(𝐵 / 𝐴) · 𝑋) = -((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))
4443oveq2d 7426 . . . . . . 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 14176 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
47 quadfac.c . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
4847, 41, 8divcld 11986 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐶 / 𝐴) ∈ ℂ)
4946, 48addcld 11223 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) ∈ ℂ)
5040, 41, 8divcld 11986 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
5150, 1mulcld 11224 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋) ∈ ℂ)
5249, 51subnegd 11571 . . . . . . 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 → (((𝑋𝑀) · (𝑋𝑁)) = 0 ↔ (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = 0))
551sqcld 14176 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
5647, 41, 8divcld 11986 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶 / 𝐴) ∈ ℂ)
5755, 56addcld 11223 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) ∈ ℂ)
5840, 41, 8divcld 11986 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
5958, 1mulcld 11224 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋) ∈ ℂ)
6057, 59addcld 11223 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) ∈ ℂ)
6141, 60mul0ord 11857 . . . . 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 → (((𝑋𝑀) · (𝑋𝑁)) = 0 ↔ (𝐴 · (((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) + ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋))) = 0))
631sqcld 14176 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
6447, 41, 8divcld 11986 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐶 / 𝐴) ∈ ℂ)
6563, 64addcld 11223 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴)) ∈ ℂ)
6640, 41, 8divcld 11986 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
6766, 1mulcld 11224 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋) ∈ ℂ)
6841, 65, 67adddid 11228 . . . . 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 14176 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
7147, 41, 8divcld 11986 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶 / 𝐴) ∈ ℂ)
7241, 70, 71adddid 11228 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 · ((𝑋↑2) + (𝐶 / 𝐴))) = ((𝐴 · (𝑋↑2)) + (𝐴 · (𝐶 / 𝐴))))
7347, 41, 8divcan2d 11988 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 · (𝐶 / 𝐴)) = 𝐶)
7473oveq2d 7426 . . . . . . 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 11986 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐵 / 𝐴) ∈ ℂ)
7741, 76, 1mulassd 11227 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 · (𝐵 / 𝐴)) · 𝑋) = (𝐴 · ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)))
7840, 41, 8divcan2d 11988 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 · (𝐵 / 𝐴)) = 𝐵)
7978oveq1d 7425 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 · (𝐵 / 𝐴)) · 𝑋) = (𝐵 · 𝑋))
8077, 79eqtr3d 2800 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 · ((𝐵 / 𝐴) · 𝑋)) = (𝐵 · 𝑋))
8175, 80oveq12d 7428 . . . . 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 → (((𝑋𝑀) · (𝑋𝑁)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑋↑2)) + 𝐶) + (𝐵 · 𝑋)) = 0))
841sqcld 14176 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
8541, 84mulcld 11224 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴 · (𝑋↑2)) ∈ ℂ)
8640, 1mulcld 11224 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵 · 𝑋) ∈ ℂ)
8785, 47, 86addassd 11226 . . . 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 11224 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐵 · 𝑋) ∈ ℂ)
9047, 89addcomd 11407 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 + (𝐵 · 𝑋)) = ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶))
9190oveq2d 7426 . . . 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 → (((𝑋𝑀) · (𝑋𝑁)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑋↑2)) + ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶)) = 0))
941, 2subeq0ad 11574 . . 3 (𝜑 → ((𝑋𝑀) = 0 ↔ 𝑋 = 𝑀))
951, 4subeq0ad 11574 . . 3 (𝜑 → ((𝑋𝑁) = 0 ↔ 𝑋 = 𝑁))
9694, 95orbi12d 931 . 2 (𝜑 → (((𝑋𝑀) = 0 ∨ (𝑋𝑁) = 0) ↔ (𝑋 = 𝑀𝑋 = 𝑁)))
976, 93, 963bitr3d 312 1 (𝜑 → (((𝐴 · (𝑋↑2)) + ((𝐵 · 𝑋) + 𝐶)) = 0 ↔ (𝑋 = 𝑀𝑋 = 𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wo 860   = wceq 1570  wfal 1582  wcel 2143  wne 2958  (class class class)co 7410  cc 11093  0cc0 11095   + caddc 11098   · cmul 11100  cmin 11436  -cneg 11437   / cdiv 11866  2c2 12290  cexp 14093
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  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 7859  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-div 11867  df-nn 12229  df-2 12298  df-n0 12500  df-z 12587  df-uz 12858  df-seq 14034  df-exp 14094
This theorem is referenced by:  25or6to4  42973
  Copyright terms: Public domain W3C validator