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Theorem 3cubeslem4

Description: Lemma for 3cubes . This is Ryley's explicit formula for decomposing a rational A into a sum of three rational cubes. (Contributed by Igor Ieskov, 22-Jan-2024)

Ref Expression
Hypothesis 3cubeslem1.a ⊢ φ → A ∈ ℚ
Assertion 3cubeslem4 ⊢ φ → A = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 3cubeslem1.a ⊢ φ → A ∈ ℚ
2 3re ⊢ 3 ∈ ℝ
3 2 a1i ⊢ ⊤ → 3 ∈ ℝ
4 3nn0 ⊢ 3 ∈ ℕ 0
5 4 a1i ⊢ ⊤ → 3 ∈ ℕ 0
6 3 5 reexpcld ⊢ ⊤ → 3 3 ∈ ℝ
7 6 mptru ⊢ 3 3 ∈ ℝ
8 7 a1i ⊢ φ → 3 3 ∈ ℝ
9 qre ⊢ A ∈ ℚ → A ∈ ℝ
10 4 a1i ⊢ A ∈ ℚ → 3 ∈ ℕ 0
11 9 10 reexpcld ⊢ A ∈ ℚ → A 3 ∈ ℝ
12 1 11 syl ⊢ φ → A 3 ∈ ℝ
13 8 12 remulcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 ∈ ℝ
14 1red ⊢ φ → 1 ∈ ℝ
15 13 14 resubcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 ∈ ℝ
16 15 recnd ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 ∈ ℂ
17 4 a1i ⊢ φ → 3 ∈ ℕ 0
18 16 17 expcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 ∈ ℂ
19 13 renegcld ⊢ φ → − 3 3 ⁢ A 3 ∈ ℝ
20 19 recnd ⊢ φ → − 3 3 ⁢ A 3 ∈ ℂ
21 2 a1i ⊢ φ → 3 ∈ ℝ
22 21 recnd ⊢ φ → 3 ∈ ℂ
23 22 sqcld ⊢ φ → 3 2 ∈ ℂ
24 qcn ⊢ A ∈ ℚ → A ∈ ℂ
25 1 24 syl ⊢ φ → A ∈ ℂ
26 23 25 mulcld ⊢ φ → 3 2 ⁢ A ∈ ℂ
27 20 26 addcld ⊢ φ → - 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A ∈ ℂ
28 1cnd ⊢ φ → 1 ∈ ℂ
29 27 28 addcld ⊢ φ → − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 ∈ ℂ
30 29 17 expcld ⊢ φ → − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 ∈ ℂ
31 8 recnd ⊢ φ → 3 3 ∈ ℂ
32 25 sqcld ⊢ φ → A 2 ∈ ℂ
33 31 32 mulcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 2 ∈ ℂ
34 33 26 addcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A ∈ ℂ
35 34 22 addcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 ∈ ℂ
36 35 17 expcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 ∈ ℂ
37 1 3cubeslem2 ⊢ φ → ¬ 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 = 0
38 37 neqned ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 ≠ 0
39 3z ⊢ 3 ∈ ℤ
40 39 a1i ⊢ φ → 3 ∈ ℤ
41 35 38 40 expne0d ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 ≠ 0
42 18 30 36 41 divdird ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
43 42 oveq1d ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
44 18 30 addcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 ∈ ℂ
45 34 17 expcld ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 ∈ ℂ
46 44 45 36 41 divdird ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
47 16 35 38 17 expdivd ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
48 47 oveq1d ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
49 48 oveq1d ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
50 29 35 38 17 expdivd ⊢ φ → − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
51 50 oveq2d ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
52 51 oveq1d ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
53 34 35 38 17 expdivd ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
54 53 oveq2d ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
55 49 52 54 3eqtrd ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
56 43 46 55 3eqtr4rd ⊢ φ → 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
57 1 3cubeslem3 ⊢ φ → A ⁢ 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3
58 57 oveq1d ⊢ φ → A ⁢ 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3
59 25 36 41 divcan4d ⊢ φ → A ⁢ 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 = A
60 56 58 59 3eqtr2rd ⊢ φ → A = 3 3 ⁢ A 3 − 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + − 3 3 ⁢ A 3 + 3 2 ⁢ A + 1 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3 + 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A 3 3 ⁢ A 2 + 3 2 ⁢ A + 3 3