Metamath Proof Explorer


Theorem itsclquadeu

Description: Quadratic equation for the y-coordinate of the intersection points of a line and a circle. (Contributed by AV, 23-Feb-2023)

Ref Expression
Hypotheses itsclquadb.q Q = A 2 + B 2
itsclquadb.t T = 2 B C
itsclquadb.u U = C 2 A 2 R 2
Assertion itsclquadeu A A 0 B C R + Y ∃! x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C Q Y 2 + T Y + U = 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itsclquadb.q Q = A 2 + B 2
2 itsclquadb.t T = 2 B C
3 itsclquadb.u U = C 2 A 2 R 2
4 oveq1 x = z x 2 = z 2
5 4 oveq1d x = z x 2 + Y 2 = z 2 + Y 2
6 5 eqeq1d x = z x 2 + Y 2 = R 2 z 2 + Y 2 = R 2
7 oveq2 x = z A x = A z
8 7 oveq1d x = z A x + B Y = A z + B Y
9 8 eqeq1d x = z A x + B Y = C A z + B Y = C
10 6 9 anbi12d x = z x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C
11 10 reu8 ∃! x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z
12 11 a1i A A 0 B C R + Y ∃! x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z
13 id C = A x + B Y C = A x + B Y
14 13 eqcoms A x + B Y = C C = A x + B Y
15 14 eqeq2d A x + B Y = C A z + B Y = C A z + B Y = A x + B Y
16 15 adantl A A 0 B C R + Y x z A x + B Y = C A z + B Y = C A z + B Y = A x + B Y
17 simp11l A A 0 B C R + Y A
18 17 ad2antrr A A 0 B C R + Y x z A
19 simpr A A 0 B C R + Y x z z
20 18 19 remulcld A A 0 B C R + Y x z A z
21 20 recnd A A 0 B C R + Y x z A z
22 17 adantr A A 0 B C R + Y x A
23 simpr A A 0 B C R + Y x x
24 22 23 remulcld A A 0 B C R + Y x A x
25 24 adantr A A 0 B C R + Y x z A x
26 25 recnd A A 0 B C R + Y x z A x
27 simp12 A A 0 B C R + Y B
28 simp3 A A 0 B C R + Y Y
29 27 28 remulcld A A 0 B C R + Y B Y
30 29 ad2antrr A A 0 B C R + Y x z B Y
31 30 recnd A A 0 B C R + Y x z B Y
32 21 26 31 addcan2d A A 0 B C R + Y x z A z + B Y = A x + B Y A z = A x
33 19 recnd A A 0 B C R + Y x z z
34 simplr A A 0 B C R + Y x z x
35 34 recnd A A 0 B C R + Y x z x
36 18 recnd A A 0 B C R + Y x z A
37 simp11r A A 0 B C R + Y A 0
38 37 ad2antrr A A 0 B C R + Y x z A 0
39 33 35 36 38 mulcand A A 0 B C R + Y x z A z = A x z = x
40 equcom z = x x = z
41 40 a1i A A 0 B C R + Y x z z = x x = z
42 32 39 41 3bitrd A A 0 B C R + Y x z A z + B Y = A x + B Y x = z
43 42 biimpd A A 0 B C R + Y x z A z + B Y = A x + B Y x = z
44 43 adantr A A 0 B C R + Y x z A x + B Y = C A z + B Y = A x + B Y x = z
45 16 44 sylbid A A 0 B C R + Y x z A x + B Y = C A z + B Y = C x = z
46 45 an32s A A 0 B C R + Y x A x + B Y = C z A z + B Y = C x = z
47 46 adantld A A 0 B C R + Y x A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z
48 47 ralrimiva A A 0 B C R + Y x A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z
49 48 ex A A 0 B C R + Y x A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z
50 49 adantld A A 0 B C R + Y x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z
51 50 pm4.71d A A 0 B C R + Y x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z
52 51 bicomd A A 0 B C R + Y x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C
53 52 rexbidva A A 0 B C R + Y x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C z z 2 + Y 2 = R 2 A z + B Y = C x = z x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C
54 1 2 3 itsclquadb A A 0 B C R + Y x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C Q Y 2 + T Y + U = 0
55 12 53 54 3bitrd A A 0 B C R + Y ∃! x x 2 + Y 2 = R 2 A x + B Y = C Q Y 2 + T Y + U = 0