Metamath Proof Explorer


Theorem dcubic1lem

Description: Lemma for dcubic1 and dcubic2 : simplify the cubic equation under the substitution X = U - M / U . (Contributed by Mario Carneiro, 26-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses dcubic.c φP
dcubic.d φQ
dcubic.x φX
dcubic.t φT
dcubic.3 φT3=GN
dcubic.g φG
dcubic.2 φG2=N2+M3
dcubic.m φM=P3
dcubic.n φN=Q2
dcubic.0 φT0
dcubic2.u φU
dcubic2.z φU0
dcubic2.2 φX=UMU
Assertion dcubic1lem φX3+PX+Q=0U32+QU3-M3=0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dcubic.c φP
2 dcubic.d φQ
3 dcubic.x φX
4 dcubic.t φT
5 dcubic.3 φT3=GN
6 dcubic.g φG
7 dcubic.2 φG2=N2+M3
8 dcubic.m φM=P3
9 dcubic.n φN=Q2
10 dcubic.0 φT0
11 dcubic2.u φU
12 dcubic2.z φU0
13 dcubic2.2 φX=UMU
14 3nn0 30
15 expcl U30U3
16 11 14 15 sylancl φU3
17 16 sqvald φU32=U3U3
18 17 oveq1d φU32U3=U3U3U3
19 3z 3
20 19 a1i φ3
21 11 12 20 expne0d φU30
22 16 16 21 divcan4d φU3U3U3=U3
23 18 22 eqtr2d φU3=U32U3
24 3cn 3
25 24 a1i φ3
26 3ne0 30
27 26 a1i φ30
28 1 25 27 divcld φP3
29 8 28 eqeltrd φM
30 expcl M30M3
31 29 14 30 sylancl φM3
32 31 16 21 divcld φM3U3
33 2 32 negsubd φQ+M3U3=QM3U3
34 2 16 21 divcan4d φQU3U3=Q
35 34 oveq1d φQU3U3M3U3=QM3U3
36 33 35 eqtr4d φQ+M3U3=QU3U3M3U3
37 1 3 mulcld φPX
38 37 negcld φPX
39 32 negcld φM3U3
40 38 39 37 2 add42d φPX+M3U3+PX+Q=PX+PX+Q+M3U3
41 1 3 mulneg2d φPX=PX
42 13 negeqd φX=UMU
43 29 11 12 divcld φMU
44 11 43 negsubdid φUMU=-U+MU
45 42 44 eqtrd φX=-U+MU
46 45 oveq2d φPX=P-U+MU
47 41 46 eqtr3d φPX=P-U+MU
48 11 negcld φU
49 1 48 43 adddid φP-U+MU=PU+PMU
50 1 11 mulneg2d φPU=PU
51 50 oveq1d φPU+PMU=-PU+PMU
52 47 49 51 3eqtrd φPX=-PU+PMU
53 52 oveq1d φ-PX+M3U3=PU+PMU+M3U3
54 1 11 mulcld φPU
55 54 negcld φPU
56 1 43 mulcld φPMU
57 55 56 39 addassd φPU+PMU+M3U3=PU+PMU+M3U3
58 53 57 eqtrd φ-PX+M3U3=PU+PMU+M3U3
59 58 oveq1d φPX+M3U3+PX+Q=PU+PMU+M3U3+PX+Q
60 38 37 addcomd φ-PX+PX=PX+PX
61 37 negidd φPX+PX=0
62 60 61 eqtrd φ-PX+PX=0
63 62 oveq1d φPX+PX+Q+M3U3=0+Q+M3U3
64 2 39 addcld φQ+M3U3
65 64 addlidd φ0+Q+M3U3=Q+M3U3
66 63 65 eqtrd φPX+PX+Q+M3U3=Q+M3U3
67 40 59 66 3eqtr3d φPU+PMU+M3U3+PX+Q=Q+M3U3
68 2 16 mulcld φQU3
69 68 31 16 21 divsubdird φQU3M3U3=QU3U3M3U3
70 36 67 69 3eqtr4d φPU+PMU+M3U3+PX+Q=QU3M3U3
71 23 70 oveq12d φU3+PU+PMU+M3U3+PX+Q=U32U3+QU3M3U3
72 11 43 negsubd φU+MU=UMU
73 13 72 eqtr4d φX=U+MU
74 73 oveq1d φX3=U+MU3
75 43 negcld φMU
76 binom3 UMUU+MU3=U3+3U2MU+3UMU2+MU3
77 11 75 76 syl2anc φU+MU3=U3+3U2MU+3UMU2+MU3
78 11 sqcld φU2
79 78 43 mulneg2d φU2MU=U2MU
80 78 29 11 12 div12d φU2MU=MU2U
81 11 sqvald φU2=UU
82 81 oveq1d φU2U=UUU
83 11 11 12 divcan4d φUUU=U
84 82 83 eqtrd φU2U=U
85 84 oveq2d φMU2U=MU
86 80 85 eqtrd φU2MU=MU
87 86 negeqd φU2MU=MU
88 79 87 eqtrd φU2MU=MU
89 88 oveq2d φ3U2MU=3MU
90 29 11 mulcld φMU
91 25 90 mulneg2d φ3MU=3MU
92 25 29 11 mulassd φ3 MU=3MU
93 8 oveq2d φ3 M=3P3
94 1 25 27 divcan2d φ3P3=P
95 93 94 eqtrd φ3 M=P
96 95 oveq1d φ3 MU=PU
97 92 96 eqtr3d φ3MU=PU
98 97 negeqd φ3MU=PU
99 89 91 98 3eqtrd φ3U2MU=PU
100 99 oveq2d φU3+3U2MU=U3+PU
101 sqneg MUMU2=MU2
102 43 101 syl φMU2=MU2
103 43 sqvald φMU2=MUMU
104 102 103 eqtrd φMU2=MUMU
105 104 oveq2d φUMU2=UMUMU
106 11 43 43 mulassd φUMUMU=UMUMU
107 29 11 12 divcan2d φUMU=M
108 107 oveq1d φUMUMU=MMU
109 105 106 108 3eqtr2d φUMU2=MMU
110 109 oveq2d φ3UMU2=3MMU
111 25 29 43 mulassd φ3 MMU=3MMU
112 95 oveq1d φ3 MMU=PMU
113 110 111 112 3eqtr2d φ3UMU2=PMU
114 3nn 3
115 114 a1i φ3
116 n2dvds3 ¬23
117 116 a1i φ¬23
118 oexpneg MU3¬23MU3=MU3
119 43 115 117 118 syl3anc φMU3=MU3
120 14 a1i φ30
121 29 11 12 120 expdivd φMU3=M3U3
122 121 negeqd φMU3=M3U3
123 119 122 eqtrd φMU3=M3U3
124 113 123 oveq12d φ3UMU2+MU3=PMU+M3U3
125 100 124 oveq12d φU3+3U2MU+3UMU2+MU3=U3+PU+PMU+M3U3
126 74 77 125 3eqtrd φX3=U3+PU+PMU+M3U3
127 56 39 addcld φPMU+M3U3
128 16 55 127 addassd φU3+PU+PMU+M3U3=U3+PU+PMU+M3U3
129 126 128 eqtrd φX3=U3+PU+PMU+M3U3
130 129 oveq1d φX3+PX+Q=U3+PU+PMU+M3U3+PX+Q
131 55 127 addcld φPU+PMU+M3U3
132 37 2 addcld φPX+Q
133 16 131 132 addassd φU3+PU+PMU+M3U3+PX+Q=U3+PU+PMU+M3U3+PX+Q
134 130 133 eqtrd φX3+PX+Q=U3+PU+PMU+M3U3+PX+Q
135 16 sqcld φU32
136 68 31 subcld φQU3M3
137 135 136 16 21 divdird φU32+QU3-M3U3=U32U3+QU3M3U3
138 71 134 137 3eqtr4d φX3+PX+Q=U32+QU3-M3U3
139 138 eqeq1d φX3+PX+Q=0U32+QU3-M3U3=0
140 135 136 addcld φU32+QU3-M3
141 140 16 21 diveq0ad φU32+QU3-M3U3=0U32+QU3-M3=0
142 139 141 bitrd φX3+PX+Q=0U32+QU3-M3=0