Theorem rmxdiophlem 38555

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 13210	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ ℕ0 → (𝑋↑2) ∈ ℕ0)
2	1	3ad2ant3 1126	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋↑2) ∈ ℕ0)
3	2	nn0cnd 11709	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
4		simp1 1127	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ (ℤ≥‘2))
5		nn0z 11757	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℤ)
6	5	3ad2ant2 1125	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℤ)
7		frmx 38451	. . . . . . . 8 ⊢ Xrm :((ℤ≥‘2) × ℤ)⟶ℕ0
8	7	fovcl 7044	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0)
9	4, 6, 8	syl2anc 579	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0)
10		nn0sqcl 13210	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0 → ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ∈ ℕ0)
11	9, 10	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ∈ ℕ0)
12	11	nn0cnd 11709	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ∈ ℂ)
13		rmspecnonsq 38445	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) → ((𝐴↑2) − 1) ∈ (ℕ ∖ ◻NN))
14	13	eldifad 3804	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) → ((𝐴↑2) − 1) ∈ ℕ)
15	14	nnnn0d 11707	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) → ((𝐴↑2) − 1) ∈ ℕ0)
16	15	3ad2ant1 1124	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑2) − 1) ∈ ℕ0)
17		rmynn0 38497	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 Yrm 𝑁) ∈ ℕ0)
18	17	3adant3 1123	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝐴 Yrm 𝑁) ∈ ℕ0)
19		nn0sqcl 13210	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 Yrm 𝑁) ∈ ℕ0 → ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2) ∈ ℕ0)
20	18, 19	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2) ∈ ℕ0)
21	16, 20	nn0mulcld 11712	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2)) ∈ ℕ0)
22	21	nn0cnd 11709	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2)) ∈ ℂ)
23	3, 12, 22	subcan2ad 10781	. . 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 38456	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1)
25	4, 6, 24	syl2anc 579	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1)
26	25	eqeq2d 2788	. . 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 11657	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ ℕ0 → 𝑋 ∈ ℝ)
28		nn0ge0 11674	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝑋)
29	27, 28	jca 507	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ ℕ0 → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑋))
30	29	3ad2ant3 1126	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑋))
31		nn0re 11657	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0 → (𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℝ)
32		nn0ge0 11674	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0 → 0 ≤ (𝐴 Xrm 𝑁))
33	31, 32	jca 507	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℕ0 → ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 Xrm 𝑁)))
34	9, 33	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝐴 Xrm 𝑁) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 Xrm 𝑁)))
35		sq11 13260	. . . 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 579	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → ((𝑋↑2) = ((𝐴 Xrm 𝑁)↑2) ↔ 𝑋 = (𝐴 Xrm 𝑁)))
37	23, 26, 36	3bitr3rd 302	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ ℕ0) → (𝑋 = (𝐴 Xrm 𝑁) ↔ ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))) = 1))
38		oveq1 6931	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) → (𝑦↑2) = ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))
39	38	oveq2d 6940	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) → (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2)) = (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2)))
40	39	oveq2d 6940	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (𝐴 Yrm 𝑁) → ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · (𝑦↑2))) = ((𝑋↑2) − (((𝐴↑2) − 1) · ((𝐴 Yrm 𝑁)↑2))))
41	40	eqeq1d 2780	. . . 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 3539	. . 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 17	. 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 274	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)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 386   ∧ w3a 1071   = wceq 1601   ∈ wcel 2107  ∃wrex 3091   class class class wbr 4888  ‘cfv 6137  (class class class)co 6924  ℝcr 10273  0cc0 10274  1c1 10275   · cmul 10279   ≤ cle 10414   − cmin 10608  ℕcn 11379  2c2 11435  ℕ₀cn0 11647  ℤcz 11733  ℤ_≥cuz 11997  ↑cexp 13183  ◻_NNcsquarenn 38374   X_rm crmx 38438   Y_rm crmy 38439

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1839  ax-4 1853  ax-5 1953  ax-6 2021  ax-7 2055  ax-8 2109  ax-9 2116  ax-10 2135  ax-11 2150  ax-12 2163  ax-13 2334  ax-ext 2754  ax-rep 5008  ax-sep 5019  ax-nul 5027  ax-pow 5079  ax-pr 5140  ax-un 7228  ax-inf2 8837  ax-cnex 10330  ax-resscn 10331  ax-1cn 10332  ax-icn 10333  ax-addcl 10334  ax-addrcl 10335  ax-mulcl 10336  ax-mulrcl 10337  ax-mulcom 10338  ax-addass 10339  ax-mulass 10340  ax-distr 10341  ax-i2m1 10342  ax-1ne0 10343  ax-1rid 10344  ax-rnegex 10345  ax-rrecex 10346  ax-cnre 10347  ax-pre-lttri 10348  ax-pre-lttrn 10349  ax-pre-ltadd 10350  ax-pre-mulgt0 10351  ax-pre-sup 10352  ax-addf 10353  ax-mulf 10354

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1605  df-fal 1615  df-ex 1824  df-nf 1828  df-sb 2012  df-mo 2551  df-eu 2587  df-clab 2764  df-cleq 2770  df-clel 2774  df-nfc 2921  df-ne 2970  df-nel 3076  df-ral 3095  df-rex 3096  df-reu 3097  df-rmo 3098  df-rab 3099  df-v 3400  df-sbc 3653  df-csb 3752  df-dif 3795  df-un 3797  df-in 3799  df-ss 3806  df-pss 3808  df-nul 4142  df-if 4308  df-pw 4381  df-sn 4399  df-pr 4401  df-tp 4403  df-op 4405  df-uni 4674  df-int 4713  df-iun 4757  df-iin 4758  df-br 4889  df-opab 4951  df-mpt 4968  df-tr 4990  df-id 5263  df-eprel 5268  df-po 5276  df-so 5277  df-fr 5316  df-se 5317  df-we 5318  df-xp 5363  df-rel 5364  df-cnv 5365  df-co 5366  df-dm 5367  df-rn 5368  df-res 5369  df-ima 5370  df-pred 5935  df-ord 5981  df-on 5982  df-lim 5983  df-suc 5984  df-iota 6101  df-fun 6139  df-fn 6140  df-f 6141  df-f1 6142  df-fo 6143  df-f1o 6144  df-fv 6145  df-isom 6146  df-riota 6885  df-ov 6927  df-oprab 6928  df-mpt2 6929  df-of 7176  df-om 7346  df-1st 7447  df-2nd 7448  df-supp 7579  df-wrecs 7691  df-recs 7753  df-rdg 7791  df-1o 7845  df-2o 7846  df-oadd 7849  df-omul 7850  df-er 8028  df-map 8144  df-pm 8145  df-ixp 8197  df-en 8244  df-dom 8245  df-sdom 8246  df-fin 8247  df-fsupp 8566  df-fi 8607  df-sup 8638  df-inf 8639  df-oi 8706  df-card 9100  df-acn 9103  df-cda 9327  df-pnf 10415  df-mnf 10416  df-xr 10417  df-ltxr 10418  df-le 10419  df-sub 10610  df-neg 10611  df-div 11036  df-nn 11380  df-2 11443  df-3 11444  df-4 11445  df-5 11446  df-6 11447  df-7 11448  df-8 11449  df-9 11450  df-n0 11648  df-xnn0 11720  df-z 11734  df-dec 11851  df-uz 11998  df-q 12101  df-rp 12143  df-xneg 12262  df-xadd 12263  df-xmul 12264  df-ioo 12496  df-ioc 12497  df-ico 12498  df-icc 12499  df-fz 12649  df-fzo 12790  df-fl 12917  df-mod 12993  df-seq 13125  df-exp 13184  df-fac 13385  df-bc 13414  df-hash 13442  df-shft 14220  df-cj 14252  df-re 14253  df-im 14254  df-sqrt 14388  df-abs 14389  df-limsup 14619  df-clim 14636  df-rlim 14637  df-sum 14834  df-ef 15209  df-sin 15211  df-cos 15212  df-pi 15214  df-dvds 15397  df-gcd 15633  df-numer 15858  df-denom 15859  df-struct 16268  df-ndx 16269  df-slot 16270  df-base 16272  df-sets 16273  df-ress 16274  df-plusg 16362  df-mulr 16363  df-starv 16364  df-sca 16365  df-vsca 16366  df-ip 16367  df-tset 16368  df-ple 16369  df-ds 16371  df-unif 16372  df-hom 16373  df-cco 16374  df-rest 16480  df-topn 16481  df-0g 16499  df-gsum 16500  df-topgen 16501  df-pt 16502  df-prds 16505  df-xrs 16559  df-qtop 16564  df-imas 16565  df-xps 16567  df-mre 16643  df-mrc 16644  df-acs 16646  df-mgm 17639  df-sgrp 17681  df-mnd 17692  df-submnd 17733  df-mulg 17939  df-cntz 18144  df-cmn 18592  df-psmet 20145  df-xmet 20146  df-met 20147  df-bl 20148  df-mopn 20149  df-fbas 20150  df-fg 20151  df-cnfld 20154  df-top 21117  df-topon 21134  df-topsp 21156  df-bases 21169  df-cld 21242  df-ntr 21243  df-cls 21244  df-nei 21321  df-lp 21359  df-perf 21360  df-cn 21450  df-cnp 21451  df-haus 21538  df-tx 21785  df-hmeo 21978  df-fil 22069  df-fm 22161  df-flim 22162  df-flf 22163  df-xms 22544  df-ms 22545  df-tms 22546  df-cncf 23100  df-limc 24078  df-dv 24079  df-log 24751  df-squarenn 38379  df-pell1qr 38380  df-pell14qr 38381  df-pell1234qr 38382  df-pellfund 38383  df-rmx 38440  df-rmy 38441

This theorem is referenced by:  rmxdioph  38556