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Theorem requad2 48814
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 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
requad2.z (𝜑 → 𝐴 ≠ 0)
requad2.b (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
requad2.c (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
requad2.d (𝜑 → 𝐷 = ((𝐵↑2) − (4 · (𝐴 · 𝐶))))
Assertion
Ref Expression
requad2 (𝜑 → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((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 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
21recnd 11340 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
32ad3antrrr 743 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑝) → 𝐴 ∈ ℂ)
4 requad2.z . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐴 ≠ 0)
54ad3antrrr 743 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑝) → 𝐴 ≠ 0)
6 requad2.b . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
76recnd 11340 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
87ad3antrrr 743 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑝) → 𝐵 ∈ ℂ)
9 requad2.c . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
109recnd 11340 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ)
1110ad3antrrr 743 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑝) → 𝐶 ∈ ℂ)
12 elelpwi 4566 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ 𝑝 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → 𝑥 ∈ ℝ)
1312expcom 419 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → (𝑥 ∈ 𝑝 → 𝑥 ∈ ℝ))
1413adantl 487 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (𝑥 ∈ 𝑝 → 𝑥 ∈ ℝ))
1514imp 412 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑝) → 𝑥 ∈ ℝ)
1615recnd 11340 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑝) → 𝑥 ∈ ℂ)
17 requad2.d . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐷 = ((𝐵↑2) − (4 · (𝐴 · 𝐶))))
1817ad3antrrr 743 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑝) → 𝐷 = ((𝐵↑2) − (4 · (𝐴 · 𝐶))))
193, 5, 8, 11, 16, 18quad 27173 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑝) → (((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))))
2019ralbidva 3183 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))))
2120anbi2d 642 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))))))
2221reubidva 3379 . . . 4 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))))))
23 eqid 2760 . . . . . . . 8 {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2} = {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}
2423pairreueq 48685 . . . . . . 7 (∃!𝑝 ∈ {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))) ↔ ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))))
2524bicomi 227 . . . . . 6 (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))) ↔ ∃!𝑝 ∈ {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))))
2625a1i 11 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))) ↔ ∃!𝑝 ∈ {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))))
276renegcld 11746 . . . . . . . . 9 (𝜑 → -𝐵 ∈ ℝ)
2827adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → -𝐵 ∈ ℝ)
296resqcld 14271 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℝ)
30 4re 12430 . . . . . . . . . . . . . 14 4 ∈ ℝ
3130a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 4 ∈ ℝ)
321, 9remulcld 11342 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐴 · 𝐶) ∈ ℝ)
3331, 32remulcld 11342 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (4 · (𝐴 · 𝐶)) ∈ ℝ)
3429, 33resubcld 11747 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐵↑2) − (4 · (𝐴 · 𝐶))) ∈ ℝ)
3517, 34eqeltrd 2860 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐷 ∈ ℝ)
3635adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 𝐷 ∈ ℝ)
37 simpr 490 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 0 ≤ 𝐷)
3836, 37resqrtcld 15590 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (√‘𝐷) ∈ ℝ)
3928, 38readdcld 11341 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ( -𝐵 + (√‘𝐷)) ∈ ℝ)
40 2re 12420 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
4140a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
4241, 1remulcld 11342 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · 𝐴) ∈ ℝ)
4342adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (2 · 𝐴) ∈ ℝ)
44 2cnne0 12558 . . . . . . . . . 10 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
4544a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0))
46 mulne0 11961 . . . . . . . . 9 (((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (2 · 𝐴) ≠ 0)
4745, 2, 4, 46syl12anc 850 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · 𝐴) ≠ 0)
4847adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (2 · 𝐴) ≠ 0)
4939, 43, 48redivcld 12148 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∈ ℝ)
506adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 𝐵 ∈ ℝ)
5150renegcld 11746 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → -𝐵 ∈ ℝ)
5251, 38resubcld 11747 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ( -𝐵 − (√‘𝐷)) ∈ ℝ)
5340a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 2 ∈ ℝ)
541adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 𝐴 ∈ ℝ)
5553, 54remulcld 11342 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (2 · 𝐴) ∈ ℝ)
5652, 55, 48redivcld 12148 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∈ ℝ)
57 fveqeq2 6894 . . . . . . 7 (𝑞 = 𝑥 → ((♯‘𝑞) = 2 ↔ (♯‘𝑥) = 2))
5857cbvrabv 3422 . . . . . 6 {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2} = {𝑥 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑥) = 2}
5949, 56, 58paireqne 48686 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ {𝑞 ∈ 𝒫 ℝ ∣ (♯‘𝑞) = 2}∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))) ↔ (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ≠ (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴))))
607negcld 11659 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → -𝐵 ∈ ℂ)
6135recnd 11340 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐷 ∈ ℂ)
6261sqrtcld 15612 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (√‘𝐷) ∈ ℂ)
6360, 62addcld 11331 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ( -𝐵 + (√‘𝐷)) ∈ ℂ)
6460, 62subcld 11672 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ( -𝐵 − (√‘𝐷)) ∈ ℂ)
65 2cnd 12424 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
6665, 2mulcld 11332 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · 𝐴) ∈ ℂ)
67 div11 12005 . . . . . . . . . 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 1401 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ ( -𝐵 + (√‘𝐷)) = ( -𝐵 − (√‘𝐷))))
6960, 62negsubd 11678 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ( -𝐵 + -(√‘𝐷)) = ( -𝐵 − (√‘𝐷)))
7069eqcomd 2766 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ( -𝐵 − (√‘𝐷)) = ( -𝐵 + -(√‘𝐷)))
7170eqeq2d 2771 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (( -𝐵 + (√‘𝐷)) = ( -𝐵 − (√‘𝐷)) ↔ ( -𝐵 + (√‘𝐷)) = ( -𝐵 + -(√‘𝐷))))
7262negcld 11659 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → -(√‘𝐷) ∈ ℂ)
7360, 62, 72addcand 11516 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (( -𝐵 + (√‘𝐷)) = ( -𝐵 + -(√‘𝐷)) ↔ (√‘𝐷) = -(√‘𝐷)))
7468, 71, 733bitrd 308 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ (√‘𝐷) = -(√‘𝐷)))
7574necon3bid 2999 . . . . . . 7 (𝜑 → ((( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ≠ (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ (√‘𝐷) ≠ -(√‘𝐷)))
7675adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ≠ (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ (√‘𝐷) ≠ -(√‘𝐷)))
77 cnsqrt00 15565 . . . . . . . . . 10 (𝐷 ∈ ℂ → ((√‘𝐷) = 0 ↔ 𝐷 = 0))
7861, 77syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((√‘𝐷) = 0 ↔ 𝐷 = 0))
7978necon3bid 2999 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((√‘𝐷) ≠ 0 ↔ 𝐷 ≠ 0))
8079adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((√‘𝐷) ≠ 0 ↔ 𝐷 ≠ 0))
8162eqnegd 12041 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((√‘𝐷) = -(√‘𝐷) ↔ (√‘𝐷) = 0))
8281adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((√‘𝐷) = -(√‘𝐷) ↔ (√‘𝐷) = 0))
8382necon3bid 2999 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((√‘𝐷) ≠ -(√‘𝐷) ↔ (√‘𝐷) ≠ 0))
84 0red 11314 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → 0 ∈ ℝ)
8584, 36, 37leltned 11466 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (0 < 𝐷 ↔ 𝐷 ≠ 0))
8680, 83, 853bitr4d 314 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((√‘𝐷) ≠ -(√‘𝐷) ↔ 0 < 𝐷))
8776, 86bitrd 282 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → ((( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ≠ (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ↔ 0 < 𝐷))
8826, 59, 873bitrd 308 . . . 4 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 (𝑥 = (( -𝐵 + (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)) ∨ 𝑥 = (( -𝐵 − (√‘𝐷)) / (2 · 𝐴)))) ↔ 0 < 𝐷))
8922, 88bitrd 282 . . 3 ((𝜑 ∧ 0 ≤ 𝐷) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷))
9089expcom 419 . 2 (0 ≤ 𝐷 → (𝜑 → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷)))
91 hash2prb 14620 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → ((♯‘𝑝) = 2 ↔ ∃𝑎 ∈ 𝑝 ∃𝑏 ∈ 𝑝 (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {𝑎, 𝑏})))
9291adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → ((♯‘𝑝) = 2 ↔ ∃𝑎 ∈ 𝑝 ∃𝑏 ∈ 𝑝 (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {𝑎, 𝑏})))
93 raleq 3316 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑝 = {𝑎, 𝑏} → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ ∀𝑥 ∈ {𝑎, 𝑏} ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))
94 vex 3454 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑎 ∈ V
95 vex 3454 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑏 ∈ V
96 oveq1 7427 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑎 → (𝑥↑2) = (𝑎↑2))
9796oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑎 → (𝐴 · (𝑥↑2)) = (𝐴 · (𝑎↑2)))
98 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑎 → (𝐵 · 𝑥) = (𝐵 · 𝑎))
9998oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑎 → ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶) = ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶))
10097, 99oveq12d 7438 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = 𝑎 → ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = ((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)))
101100eqeq1d 2762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑥 = 𝑎 → (((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0))
102 oveq1 7427 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑏 → (𝑥↑2) = (𝑏↑2))
103102oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑏 → (𝐴 · (𝑥↑2)) = (𝐴 · (𝑏↑2)))
104 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑏 → (𝐵 · 𝑥) = (𝐵 · 𝑏))
105104oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑏 → ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶) = ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶))
106103, 105oveq12d 7438 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = 𝑏 → ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)))
107106eqeq1d 2762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑥 = 𝑏 → (((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0))
10894, 95, 101, 107ralpr 4657 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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, 108bitrdi 290 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑝 = {𝑎, 𝑏} → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0 ∧ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0)))
110109adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {𝑎, 𝑏}) → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0 ∧ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0)))
111110adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {𝑎, 𝑏})) → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 ↔ (((𝐴 · (𝑎↑2)) + ((𝐵 · 𝑎) + 𝐶)) = 0 ∧ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0)))
112 elelpwi 4566 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑏 ∈ 𝑝 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → 𝑏 ∈ ℝ)
113112ex 418 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑏 ∈ 𝑝 → (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → 𝑏 ∈ ℝ))
114113adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝) → (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → 𝑏 ∈ ℝ))
115114com12 33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑝 ∈ 𝒫 ℝ → ((𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝) → 𝑏 ∈ ℝ))
116115adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → ((𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝) → 𝑏 ∈ ℝ))
117116imp 412 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝)) → 𝑏 ∈ ℝ)
118 oveq1 7427 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 = 𝑏 → (𝑦↑2) = (𝑏↑2))
119118oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 = 𝑏 → (𝐴 · (𝑦↑2)) = (𝐴 · (𝑏↑2)))
120 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 = 𝑏 → (𝐵 · 𝑦) = (𝐵 · 𝑏))
121120oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 = 𝑏 → ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶) = ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶))
122119, 121oveq12d 7438 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑦 = 𝑏 → ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)))
123122eqeq1d 2762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 = 𝑏 → (((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0))
124123adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝)) ∧ 𝑦 = 𝑏) → (((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0 ↔ ((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0))
125117, 124rspcedv 3569 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝)) → (((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
126125adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {𝑎, 𝑏})) → (((𝐴 · (𝑏↑2)) + ((𝐵 · 𝑏) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
127126adantld 496 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {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 243 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝)) ∧ (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {𝑎, 𝑏})) → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
129128ex 418 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) ∧ (𝑎 ∈ 𝑝 ∧ 𝑏 ∈ 𝑝)) → ((𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {𝑎, 𝑏}) → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0)))
130129rexlimdvva 3219 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (∃𝑎 ∈ 𝑝 ∃𝑏 ∈ 𝑝 (𝑎 ≠ 𝑏 ∧ 𝑝 = {𝑎, 𝑏}) → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0)))
13192, 130sylbid 243 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → ((♯‘𝑝) = 2 → (∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0 → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0)))
132131impd 416 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ 𝒫 ℝ) → (((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
133132rexlimdva 3163 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → ∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0))
1341, 4, 6, 9, 17requad01 48812 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (∃𝑦 ∈ ℝ ((𝐴 · (𝑦↑2)) + ((𝐵 · 𝑦) + 𝐶)) = 0 ↔ 0 ≤ 𝐷))
135133, 134sylibd 242 . . . . . . . 8 (𝜑 → (∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → 0 ≤ 𝐷))
136135con3d 153 . . . . . . 7 (𝜑 → (¬ 0 ≤ 𝐷 → ¬ ∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0)))
137136impcom 413 . . . . . 6 ((¬ 0 ≤ 𝐷 ∧ 𝜑) → ¬ ∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))
138 reurex 3369 . . . . . 6 (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → ∃𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))
139137, 138nsyl 141 . . . . 5 ((¬ 0 ≤ 𝐷 ∧ 𝜑) → ¬ ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))
140139pm2.21d 122 . . . 4 ((¬ 0 ≤ 𝐷 ∧ 𝜑) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) → 0 < 𝐷))
141 0red 11314 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
142 ltle 11401 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ ∧ 𝐷 ∈ ℝ) → (0 < 𝐷 → 0 ≤ 𝐷))
143141, 35, 142syl2anc 596 . . . . . . 7 (𝜑 → (0 < 𝐷 → 0 ≤ 𝐷))
144 pm2.24 125 . . . . . . 7 (0 ≤ 𝐷 → (¬ 0 ≤ 𝐷 → ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0)))
145143, 144syl6 36 . . . . . 6 (𝜑 → (0 < 𝐷 → (¬ 0 ≤ 𝐷 → ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))))
146145com23 87 . . . . 5 (𝜑 → (¬ 0 ≤ 𝐷 → (0 < 𝐷 → ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0))))
147146impcom 413 . . . 4 ((¬ 0 ≤ 𝐷 ∧ 𝜑) → (0 < 𝐷 → ∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0)))
148140, 147impbid 215 . . 3 ((¬ 0 ≤ 𝐷 ∧ 𝜑) → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷))
149148ex 418 . 2 (¬ 0 ≤ 𝐷 → (𝜑 → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷)))
15090, 149pm2.61i 184 1 (𝜑 → (∃!𝑝 ∈ 𝒫 ℝ((♯‘𝑝) = 2 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑝 ((𝐴 · (𝑥↑2)) + ((𝐵 · 𝑥) + 𝐶)) = 0) ↔ 0 < 𝐷))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  ∃!wreu 3363  {crab 3412  𝒫 cpw 4556  {cpr 4586   class class class wbr 5102  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11201  ℝcr 11202  0cc0 11203   + caddc 11206   · cmul 11208   < clt 11346   ≤ cle 11347   − cmin 11544   -cneg 11545   / cdiv 11976  2c2 12400  4c4 12402  ↑cexp 14207  ♯chash 14477  √csqrt 15405
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-oadd 8483  df-er 8720  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-sup 9437  df-dju 9985  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-n0 12610  df-z 12697  df-uz 12969  df-rp 13124  df-fz 13643  df-seq 14148  df-exp 14208  df-hash 14478  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408
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