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Theorem requad2 43096
Description: A condition for a quadratic equation with real coefficients to have (exactly) two different real solutions. (Contributed by AV, 28-Jan-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
requad2.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
requad2.z (𝜑𝐴 ≠ 0)
requad2.b (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
requad2.c (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
requad2.d (𝜑𝐷 = ((𝐵↑2) − (4 · (𝐴 · 𝐶))))
Assertion
Ref Expression
requad2 (𝜑 → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝐶   𝑥,𝐷   𝜑,𝑥   𝐴,𝑝   𝐵,𝑝   𝐶,𝑝   𝐷,𝑝   𝜑,𝑝,𝑥

Proof of Theorem requad2
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑦 𝑞 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 requad2.a . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
21recnd 10460 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
32ad3antrrr 717 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥𝑝) → 𝐴 ∈ ℂ)
4 requad2.z . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ≠ 0)
54ad3antrrr 717 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥𝑝) → 𝐴 ≠ 0)
6 requad2.b . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
76recnd 10460 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
87ad3antrrr 717 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥𝑝) → 𝐵 ∈ ℂ)
9 requad2.c . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
109recnd 10460 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
1110ad3antrrr 717 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥𝑝) → 𝐶 ∈ ℂ)
12 elelpwi 4429 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥𝑝𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → 𝑥 ∈ ℝ)
1312expcom 406 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → (𝑥𝑝𝑥 ∈ ℝ))
1413adantl 474 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (𝑥𝑝𝑥 ∈ ℝ))
1514imp 398 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥𝑝) → 𝑥 ∈ ℝ)
1615recnd 10460 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥𝑝) → 𝑥 ∈ ℂ)
17 requad2.d . . . . . . . . 9 (𝜑𝐷 = ((𝐵↑2) − (4 · (𝐴 · 𝐶))))
1817ad3antrrr 717 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥𝑝) → 𝐷 = ((𝐵↑2) − (4 · (𝐴 · 𝐶))))
193, 5, 8, 11, 16, 18quad 25109 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥𝑝) → (((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))))
2019ralbidva 3140 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ ∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))))
2120anbi2d 619 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))))))
2221reubidva 3321 . . . 4 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))))))
23 eqid 2772 . . . . . . . 8 {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2} = {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}
2423pairreueq 42980 . . . . . . 7 (∃!𝑝 ∈ {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))) ↔ ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))))
2524bicomi 216 . . . . . 6 (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))) ↔ ∃!𝑝 ∈ {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))))
2625a1i 11 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))) ↔ ∃!𝑝 ∈ {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))))
276renegcld 10860 . . . . . . . . 9 (𝜑 → -𝐵 ∈ ℝ)
2827adantr 473 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → -𝐵 ∈ ℝ)
296resqcld 13419 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℝ)
30 4re 11518 . . . . . . . . . . . . . 14 4 ∈ ℝ
3130a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 4 ∈ ℝ)
321, 9remulcld 10462 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐴 · 𝐶) ∈ ℝ)
3331, 32remulcld 10462 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (4 · (𝐴 · 𝐶)) ∈ ℝ)
3429, 33resubcld 10861 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐵↑2) − (4 · (𝐴 · 𝐶))) ∈ ℝ)
3517, 34eqeltrd 2860 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐷 ∈ ℝ)
3635adantr 473 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 𝐷 ∈ ℝ)
37 simpr 477 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 0 ≤ 𝐷)
3836, 37resqrtcld 14628 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (√‘𝐷) ∈ ℝ)
3928, 38readdcld 10461 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (-𝐵 + (√‘𝐷)) ∈ ℝ)
40 2re 11507 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
4140a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
4241, 1remulcld 10462 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · 𝐴) ∈ ℝ)
4342adantr 473 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (2 · 𝐴) ∈ ℝ)
44 2cnne0 11650 . . . . . . . . . 10 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
4544a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0))
46 mulne0 11075 . . . . . . . . 9 (((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (2 · 𝐴) ≠ 0)
4745, 2, 4, 46syl12anc 824 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · 𝐴) ≠ 0)
4847adantr 473 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (2 · 𝐴) ≠ 0)
4939, 43, 48redivcld 11261 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∈ ℝ)
506adantr 473 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 𝐵 ∈ ℝ)
5150renegcld 10860 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → -𝐵 ∈ ℝ)
5251, 38resubcld 10861 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (-𝐵 − (√‘𝐷)) ∈ ℝ)
5340a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 2 ∈ ℝ)
541adantr 473 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 𝐴 ∈ ℝ)
5553, 54remulcld 10462 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (2 · 𝐴) ∈ ℝ)
5652, 55, 48redivcld 11261 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∈ ℝ)
57 fveqeq2 6502 . . . . . . 7 (𝑞 = 𝑥 → ((♯‘𝑞) = 2 ↔ (♯‘𝑥) = 2))
5857cbvrabv 3406 . . . . . 6 {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2} = {𝑥 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑥) = 2}
5949, 56, 58paireqne 42981 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))) ↔ ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ≠ ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))))
607negcld 10777 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → -𝐵 ∈ ℂ)
6135recnd 10460 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
6261sqrtcld 14648 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (√‘𝐷) ∈ ℂ)
6360, 62addcld 10451 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (-𝐵 + (√‘𝐷)) ∈ ℂ)
6460, 62subcld 10790 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (-𝐵 − (√‘𝐷)) ∈ ℂ)
65 2cnd 11511 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
6665, 2mulcld 10452 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · 𝐴) ∈ ℂ)
67 div11 11119 . . . . . . . . . 10 (((-𝐵 + (√‘𝐷)) ∈ ℂ ∧ (-𝐵 − (√‘𝐷)) ∈ ℂ ∧ ((2 · 𝐴) ∈ ℂ ∧ (2 · 𝐴) ≠ 0)) → (((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ (-𝐵 + (√‘𝐷)) = (-𝐵 − (√‘𝐷))))
6863, 64, 66, 47, 67syl112anc 1354 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ (-𝐵 + (√‘𝐷)) = (-𝐵 − (√‘𝐷))))
6960, 62negsubd 10796 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (-𝐵 + -(√‘𝐷)) = (-𝐵 − (√‘𝐷)))
7069eqcomd 2778 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (-𝐵 − (√‘𝐷)) = (-𝐵 + -(√‘𝐷)))
7170eqeq2d 2782 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((-𝐵 + (√‘𝐷)) = (-𝐵 − (√‘𝐷)) ↔ (-𝐵 + (√‘𝐷)) = (-𝐵 + -(√‘𝐷))))
7262negcld 10777 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → -(√‘𝐷) ∈ ℂ)
7360, 62, 72addcand 10635 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((-𝐵 + (√‘𝐷)) = (-𝐵 + -(√‘𝐷)) ↔ (√‘𝐷) = -(√‘𝐷)))
7468, 71, 733bitrd 297 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ (√‘𝐷) = -(√‘𝐷)))
7574necon3bid 3005 . . . . . . 7 (𝜑 → (((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ≠ ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ (√‘𝐷) ≠ -(√‘𝐷)))
7675adantr 473 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ≠ ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ (√‘𝐷) ≠ -(√‘𝐷)))
77 cnsqrt00 14603 . . . . . . . . . 10 (𝐷 ∈ ℂ → ((√‘𝐷) = 0 ↔ 𝐷 = 0))
7861, 77syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((√‘𝐷) = 0 ↔ 𝐷 = 0))
7978necon3bid 3005 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((√‘𝐷) ≠ 0 ↔ 𝐷 ≠ 0))
8079adantr 473 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((√‘𝐷) ≠ 0 ↔ 𝐷 ≠ 0))
8162eqnegd 11154 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((√‘𝐷) = -(√‘𝐷) ↔ (√‘𝐷) = 0))
8281adantr 473 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((√‘𝐷) = -(√‘𝐷) ↔ (√‘𝐷) = 0))
8382necon3bid 3005 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((√‘𝐷) ≠ -(√‘𝐷) ↔ (√‘𝐷) ≠ 0))
84 0red 10435 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 0 ∈ ℝ)
8584, 36, 37leltned 10585 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (0 < 𝐷𝐷 ≠ 0))
8680, 83, 853bitr4d 303 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((√‘𝐷) ≠ -(√‘𝐷) ↔ 0 < 𝐷))
8776, 86bitrd 271 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ≠ ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ 0 < 𝐷))
8826, 59, 873bitrd 297 . . . 4 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 (𝑥 = ((-𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = ((-𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))) ↔ 0 < 𝐷))
8922, 88bitrd 271 . . 3 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷))
9089expcom 406 . 2 (0 ≤ 𝐷 → (𝜑 → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷)))
91 hash2prb 13631 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → ((♯‘𝑝) = 2 ↔ ∃𝑎𝑝𝑏𝑝 (𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏})))
9291adantl 474 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → ((♯‘𝑝) = 2 ↔ ∃𝑎𝑝𝑏𝑝 (𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏})))
93 raleq 3339 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑝 = {𝑎, 𝑏} → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ ∀𝑥 ∈ {𝑎, 𝑏} ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))
94 vex 3412 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑎 ∈ V
95 vex 3412 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑏 ∈ V
96 oveq1 6977 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑎 → (𝑥↑2) = (𝑎↑2))
9796oveq2d 6986 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑎 → (𝐴 · (𝑥↑2)) = (𝐴 · (𝑎↑2)))
98 oveq2 6978 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑎 → (𝐵 · 𝑥) = (𝐵 · 𝑎))
9998oveq1d 6985 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑎 → ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶) = ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶))
10097, 99oveq12d 6988 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = 𝑎 → ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = ((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)))
101100eqeq1d 2774 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑥 = 𝑎 → (((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0))
102 oveq1 6977 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑏 → (𝑥↑2) = (𝑏↑2))
103102oveq2d 6986 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑏 → (𝐴 · (𝑥↑2)) = (𝐴 · (𝑏↑2)))
104 oveq2 6978 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑏 → (𝐵 · 𝑥) = (𝐵 · 𝑏))
105104oveq1d 6985 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑏 → ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶) = ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶))
106103, 105oveq12d 6988 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = 𝑏 → ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)))
107106eqeq1d 2774 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑥 = 𝑏 → (((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0))
10894, 95, 101, 107ralpr 4504 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (∀𝑥 ∈ {𝑎, 𝑏} ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0 ∧ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0))
10993, 108syl6bb 279 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑝 = {𝑎, 𝑏} → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0 ∧ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0)))
110109adantl 474 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏}) → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0 ∧ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0)))
111110adantl 474 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎𝑝𝑏𝑝)) ∧ (𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏})) → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0 ∧ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0)))
112 elelpwi 4429 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑏𝑝𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → 𝑏 ∈ ℝ)
113112ex 405 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑏𝑝 → (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → 𝑏 ∈ ℝ))
114113adantl 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑎𝑝𝑏𝑝) → (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → 𝑏 ∈ ℝ))
115114com12 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → ((𝑎𝑝𝑏𝑝) → 𝑏 ∈ ℝ))
116115adantl 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → ((𝑎𝑝𝑏𝑝) → 𝑏 ∈ ℝ))
117116imp 398 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎𝑝𝑏𝑝)) → 𝑏 ∈ ℝ)
118 oveq1 6977 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 = 𝑏 → (𝑦↑2) = (𝑏↑2))
119118oveq2d 6986 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 = 𝑏 → (𝐴 · (𝑦↑2)) = (𝐴 · (𝑏↑2)))
120 oveq2 6978 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 = 𝑏 → (𝐵 · 𝑦) = (𝐵 · 𝑏))
121120oveq1d 6985 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 = 𝑏 → ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶) = ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶))
122119, 121oveq12d 6988 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑦 = 𝑏 → ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)))
123122eqeq1d 2774 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 = 𝑏 → (((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0))
124123adantl 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎𝑝𝑏𝑝)) ∧ 𝑦 = 𝑏) → (((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0))
125117, 124rspcedv 3533 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎𝑝𝑏𝑝)) → (((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
126125adantr 473 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎𝑝𝑏𝑝)) ∧ (𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏})) → (((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
127126adantld 483 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎𝑝𝑏𝑝)) ∧ (𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏})) → ((((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0 ∧ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0) → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
128111, 127sylbid 232 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎𝑝𝑏𝑝)) ∧ (𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏})) → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
129128ex 405 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎𝑝𝑏𝑝)) → ((𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏}) → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0)))
130129rexlimdvva 3233 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (∃𝑎𝑝𝑏𝑝 (𝑎𝑏𝑝 = {𝑎, 𝑏}) → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0)))
13192, 130sylbid 232 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → ((♯‘𝑝) = 2 → (∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0)))
132131impd 402 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
133132rexlimdva 3223 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
1341, 4, 6, 9, 17requad01 43094 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0 ↔ 0 ≤ 𝐷))
135133, 134sylibd 231 . . . . . . . 8 (𝜑 → (∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → 0 ≤ 𝐷))
136135con3d 150 . . . . . . 7 (𝜑 → (¬ 0 ≤ 𝐷 → ¬ ∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0)))
137136impcom 399 . . . . . 6 ((¬ 0 ≤ 𝐷𝜑) → ¬ ∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))
138 reurex 3365 . . . . . 6 (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → ∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))
139137, 138nsyl 138 . . . . 5 ((¬ 0 ≤ 𝐷𝜑) → ¬ ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))
140139pm2.21d 119 . . . 4 ((¬ 0 ≤ 𝐷𝜑) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → 0 < 𝐷))
141 0red 10435 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
142 ltle 10521 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ ∧ 𝐷 ∈ ℝ) → (0 < 𝐷 → 0 ≤ 𝐷))
143141, 35, 142syl2anc 576 . . . . . . 7 (𝜑 → (0 < 𝐷 → 0 ≤ 𝐷))
144 pm2.24 122 . . . . . . 7 (0 ≤ 𝐷 → (¬ 0 ≤ 𝐷 → ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0)))
145143, 144syl6 35 . . . . . 6 (𝜑 → (0 < 𝐷 → (¬ 0 ≤ 𝐷 → ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))))
146145com23 86 . . . . 5 (𝜑 → (¬ 0 ≤ 𝐷 → (0 < 𝐷 → ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))))
147146impcom 399 . . . 4 ((¬ 0 ≤ 𝐷𝜑) → (0 < 𝐷 → ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0)))
148140, 147impbid 204 . . 3 ((¬ 0 ≤ 𝐷𝜑) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷))
149148ex 405 . 2 (¬ 0 ≤ 𝐷 → (𝜑 → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷)))
15090, 149pm2.61i 177 1 (𝜑 → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 198  wa 387  wo 833   = wceq 1507  wcel 2048  wne 2961  wral 3082  wrex 3083  ∃!wreu 3084  {crab 3086  𝒫 cpw 4416  {cpr 4437   class class class wbr 4923  cfv 6182  (class class class)co 6970  cc 10325  cr 10326  0cc0 10327   + caddc 10330   · cmul 10332   < clt 10466  cle 10467  cmin 10662  -cneg 10663   / cdiv 11090  2c2 11488  4c4 11490  cexp 13237  chash 13498  csqrt 14443
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1758  ax-4 1772  ax-5 1869  ax-6 1928  ax-7 1964  ax-8 2050  ax-9 2057  ax-10 2077  ax-11 2091  ax-12 2104  ax-13 2299  ax-ext 2745  ax-rep 5043  ax-sep 5054  ax-nul 5061  ax-pow 5113  ax-pr 5180  ax-un 7273  ax-cnex 10383  ax-resscn 10384  ax-1cn 10385  ax-icn 10386  ax-addcl 10387  ax-addrcl 10388  ax-mulcl 10389  ax-mulrcl 10390  ax-mulcom 10391  ax-addass 10392  ax-mulass 10393  ax-distr 10394  ax-i2m1 10395  ax-1ne0 10396  ax-1rid 10397  ax-rnegex 10398  ax-rrecex 10399  ax-cnre 10400  ax-pre-lttri 10401  ax-pre-lttrn 10402  ax-pre-ltadd 10403  ax-pre-mulgt0 10404  ax-pre-sup 10405
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 834  df-3or 1069  df-3an 1070  df-tru 1510  df-ex 1743  df-nf 1747  df-sb 2014  df-mo 2544  df-eu 2580  df-clab 2754  df-cleq 2765  df-clel 2840  df-nfc 2912  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3087  df-rex 3088  df-reu 3089  df-rmo 3090  df-rab 3091  df-v 3411  df-sbc 3678  df-csb 3783  df-dif 3828  df-un 3830  df-in 3832  df-ss 3839  df-pss 3841  df-nul 4174  df-if 4345  df-pw 4418  df-sn 4436  df-pr 4438  df-tp 4440  df-op 4442  df-uni 4707  df-int 4744  df-iun 4788  df-br 4924  df-opab 4986  df-mpt 5003  df-tr 5025  df-id 5305  df-eprel 5310  df-po 5319  df-so 5320  df-fr 5359  df-we 5361  df-xp 5406  df-rel 5407  df-cnv 5408  df-co 5409  df-dm 5410  df-rn 5411  df-res 5412  df-ima 5413  df-pred 5980  df-ord 6026  df-on 6027  df-lim 6028  df-suc 6029  df-iota 6146  df-fun 6184  df-fn 6185  df-f 6186  df-f1 6187  df-fo 6188  df-f1o 6189  df-fv 6190  df-riota 6931  df-ov 6973  df-oprab 6974  df-mpo 6975  df-om 7391  df-1st 7494  df-2nd 7495  df-wrecs 7743  df-recs 7805  df-rdg 7843  df-1o 7897  df-2o 7898  df-oadd 7901  df-er 8081  df-en 8299  df-dom 8300  df-sdom 8301  df-fin 8302  df-sup 8693  df-dju 9116  df-card 9154  df-pnf 10468  df-mnf 10469  df-xr 10470  df-ltxr 10471  df-le 10472  df-sub 10664  df-neg 10665  df-div 11091  df-nn 11432  df-2 11496  df-3 11497  df-4 11498  df-n0 11701  df-z 11787  df-uz 12052  df-rp 12198  df-fz 12702  df-seq 13178  df-exp 13238  df-hash 13499  df-cj 14309  df-re 14310  df-im 14311  df-sqrt 14445  df-abs 14446
This theorem is referenced by:  itscnhlinecirc02p  44080
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