Theorem rmxdiophlem 44129

Description: X can be expressed in terms of Y, so it is also Diophantine. (Contributed by Stefan O'Rear, 15-Oct-2014.)

Assertion

Ref	Expression
rmxdiophlem	⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋 = (𝐴 Xrm 𝑁) ↔ ∃𝑦 ∈ ℕ0 (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) ∧ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2))) = 1)))

Distinct variable groups:   𝑦,𝐴   𝑦,𝑁   𝑦,𝑋

Proof of Theorem rmxdiophlem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nn0sqcl 14237	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ ℕ0 → (𝑋↑2) ∈ ℕ0)
2	1	3ad2ant3 1153	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋↑2) ∈ ℕ0)
3	2	nn0cnd 12674	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
4		simp1 1154	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2))
5		nn0z 12722	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℤ)
6	5	3ad2ant2 1152	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℤ)
7		frmx 44027	. . . . . . . 8 ⊢ Xrm :((ℤ≥‘2) × ℤ)⟶ℕ0
8	7	fovcl 7550	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0)
9	4, 6, 8	syl2anc 596	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0)
10		nn0sqcl 14237	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0 → ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ∈ ℕ0)
11	9, 10	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ∈ ℕ0)
12	11	nn0cnd 12674	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ∈ ℂ)
13		rmspecnonsq 44021	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) → ((𝐴↑2) − 1) ∈ (ℕ ∖ ◻NN))
14	13	eldifad 4050	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) → ((𝐴↑2) − 1) ∈ ℕ)
15	14	nnnn0d 12672	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) → ((𝐴↑2) − 1) ∈ ℕ0)
16	15	3ad2ant1 1151	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑2) − 1) ∈ ℕ0)
17		rmynn0 44071	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 Yrm 𝑁) ∈ ℕ0)
18	17	3adant3 1150	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝐴 Yrm 𝑁) ∈ ℕ0)
19		nn0sqcl 14237	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 Yrm 𝑁) ∈ ℕ0 → ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2) ∈ ℕ0)
20	18, 19	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2) ∈ ℕ0)
21	16, 20	nn0mulcld 12677	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2)) ∈ ℕ0)
22	21	nn0cnd 12674	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2)) ∈ ℂ)
23	3, 12, 22	subcan2ad 11719	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = (((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) ↔ (𝑋↑2) = ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2)))
24		rmxynorm 44032	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1)
25	4, 6, 24	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1)
26	25	eqeq2d 2771	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = (((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) ↔ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1))
27		nn0re 12620	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ ℕ0 → 𝑋 ∈ ℝ)
28		nn0ge0 12636	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝑋)
29	27, 28	jca 521	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ ℕ0 → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑋))
30	29	3ad2ant3 1153	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑋))
31		nn0re 12620	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0 → (𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℝ)
32		nn0ge0 12636	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0 → 0 ≤ (𝐴 Xrm 𝑁))
33	31, 32	jca 521	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0 → ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 Xrm 𝑁)))
34	9, 33	syl 18	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 Xrm 𝑁)))
35		sq11 14279	. . . 4 ⊢ (((𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑋) ∧ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 Xrm 𝑁))) → ((𝑋↑2) = ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ↔ 𝑋 = (𝐴 Xrm 𝑁)))
36	30, 34, 35	syl2anc 596	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝑋↑2) = ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ↔ 𝑋 = (𝐴 Xrm 𝑁)))
37	23, 26, 36	3bitr3rd 313	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋 = (𝐴 Xrm 𝑁) ↔ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1))
38		oveq1 7429	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) → (𝑦↑2) = ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))
39	38	oveq2d 7438	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) → (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2)) = (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2)))
40	39	oveq2d 7438	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) → ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2))) = ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))))
41	40	eqeq1d 2762	. . . 4 ⊢ (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) → (((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2))) = 1 ↔ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1))
42	41	ceqsrexv 3608	. . 3 ⊢ ((𝐴 Yrm 𝑁) ∈ ℕ0 → (∃𝑦 ∈ ℕ0 (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) ∧ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2))) = 1) ↔ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1))
43	18, 42	syl 18	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (∃𝑦 ∈ ℕ0 (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) ∧ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2))) = 1) ↔ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1))
44	37, 43	bitr4d 285	1 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋 = (𝐴 Xrm 𝑁) ↔ ∃𝑦 ∈ ℕ0 (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) ∧ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2))) = 1)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∃wrex 3086   class class class wbr 5102  ‘cfv 6541  (class class class)co 7422  ℝcr 11204  0cc0 11205  1c1 11206   · cmul 11210   ≤ cle 11349   − cmin 11546  ℕcn 12340  2c2 12402  ℕ₀cn0 12611  ℤcz 12698  ℤ_≥cuz 12970  ↑cexp 14209  ◻_NNcsquarenn 43950   X_rm crmx 44014   Y_rm crmy 44015

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-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7753  ax-inf2 9647  ax-cnex 11261  ax-resscn 11262  ax-1cn 11263  ax-icn 11264  ax-addcl 11265  ax-addrcl 11266  ax-mulcl 11267  ax-mulrcl 11268  ax-mulcom 11269  ax-addass 11270  ax-mulass 11271  ax-distr 11272  ax-i2m1 11273  ax-1ne0 11274  ax-1rid 11275  ax-rnegex 11276  ax-rrecex 11277  ax-cnre 11278  ax-pre-lttri 11279  ax-pre-lttrn 11280  ax-pre-ltadd 11281  ax-pre-mulgt0 11282  ax-pre-sup 11283  ax-addf 11284

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 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  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-se 5604  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 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-isom 6550  df-riota 7379  df-ov 7425  df-oprab 7426  df-mpo 7427  df-of 7695  df-om 7880  df-1st 8003  df-2nd 8004  df-supp 8182  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8384  df-rdg 8423  df-1o 8481  df-2o 8482  df-oadd 8485  df-omul 8486  df-er 8722  df-map 8854  df-pm 8855  df-ixp 8931  df-en 8979  df-dom 8980  df-sdom 8981  df-fin 8982  df-fsupp 9359  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9509  df-card 10025  df-acn 10028  df-pnf 11350  df-mnf 11351  df-xr 11352  df-ltxr 11353  df-le 11354  df-sub 11548  df-neg 11549  df-div 11979  df-nn 12341  df-2 12410  df-3 12411  df-4 12412  df-5 12413  df-6 12414  df-7 12415  df-8 12416  df-9 12417  df-n0 12612  df-xnn0 12685  df-z 12699  df-dec 12820  df-uz 12971  df-q 13081  df-rp 13126  df-xneg 13246  df-xadd 13247  df-xmul 13248  df-ioo 13485  df-ioc 13486  df-ico 13487  df-icc 13488  df-fz 13645  df-fzo 13794  df-fl 13937  df-mod 14015  df-seq 14150  df-exp 14210  df-fac 14423  df-bc 14452  df-hash 14480  df-shft 15227  df-cj 15273  df-re 15274  df-im 15275  df-sqrt 15409  df-abs 15410  df-limsup 15645  df-clim 15662  df-rlim 15663  df-sum 15861  df-ef 16240  df-sin 16242  df-cos 16243  df-pi 16245  df-dvds 16430  df-gcd 16672  df-numer 16918  df-denom 16919  df-struct 17332  df-sets 17349  df-slot 17367  df-ndx 17379  df-base 17395  df-ress 17416  df-plusg 17448  df-mulr 17449  df-starv 17450  df-sca 17451  df-vsca 17452  df-ip 17453  df-tset 17454  df-ple 17455  df-ds 17457  df-unif 17458  df-hom 17459  df-cco 17460  df-rest 17600  df-topn 17601  df-0g 17619  df-gsum 17620  df-topgen 17621  df-pt 17622  df-prds 17625  df-xrs 17681  df-qtop 17686  df-imas 17687  df-xps 17689  df-mre 17763  df-mrc 17764  df-acs 17766  df-mgm 18823  df-sgrp 18915  df-mnd 18931  df-submnd 18986  df-mulg 19285  df-cntz 19538  df-cmn 20003  df-psmet 21677  df-xmet 21678  df-met 21679  df-bl 21680  df-mopn 21681  df-fbas 21682  df-fg 21683  df-cnfld 21686  df-top 23219  df-topon 23236  df-topsp 23258  df-bases 23271  df-cld 23344  df-ntr 23345  df-cls 23346  df-nei 23423  df-lp 23461  df-perf 23462  df-cn 23552  df-cnp 23553  df-haus 23640  df-tx 23888  df-hmeo 24081  df-fil 24172  df-fm 24264  df-flim 24265  df-flf 24266  df-xms 24646  df-ms 24647  df-tms 24648  df-cncf 25206  df-limc 26193  df-dv 26194  df-log 26891  df-squarenn 43955  df-pell1qr 43956  df-pell14qr 43957  df-pell1234qr 43958  df-pellfund 43959  df-rmx 44016  df-rmy 44017

This theorem is used by:  rmxdioph  44130