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Theorem itscnhlc0yqe

Description: Lemma for itsclc0 . Quadratic equation for the y-coordinate of the intersection points of a nonhorizontal line and a circle. (Contributed by AV, 6-Feb-2023)

Ref Expression
Hypotheses itscnhlc0yqe.q Q = A 2 + B 2
itscnhlc0yqe.t T = 2 B C
itscnhlc0yqe.u U = C 2 A 2 R 2
Assertion itscnhlc0yqe A A 0 B C R + X Y X 2 + Y 2 = R 2 A X + B Y = C Q Y 2 + T Y + U = 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itscnhlc0yqe.q Q = A 2 + B 2
2 itscnhlc0yqe.t T = 2 B C
3 itscnhlc0yqe.u U = C 2 A 2 R 2
4 recn A A
5 4 adantr A A 0 A
6 5 3ad2ant1 A A 0 B C A
7 6 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y A
8 simp2 A A 0 B C B
9 8 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y B
10 simpr X Y Y
11 10 3ad2ant3 A A 0 B C R + X Y Y
12 9 11 remulcld A A 0 B C R + X Y B Y
13 12 recnd A A 0 B C R + X Y B Y
14 recn X X
15 14 adantr X Y X
16 15 3ad2ant3 A A 0 B C R + X Y X
17 simp3 A A 0 B C C
18 17 recnd A A 0 B C C
19 18 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y C
20 simp11r A A 0 B C R + X Y A 0
21 7 13 16 19 20 lineq A A 0 B C R + X Y A X + B Y = C X = C B Y A
22 21 anbi2d A A 0 B C R + X Y X 2 + Y 2 = R 2 A X + B Y = C X 2 + Y 2 = R 2 X = C B Y A
23 oveq1 X = C B Y A X 2 = C B Y A 2
24 23 oveq1d X = C B Y A X 2 + Y 2 = C B Y A 2 + Y 2
25 24 eqeq1d X = C B Y A X 2 + Y 2 = R 2 C B Y A 2 + Y 2 = R 2
26 25 biimpac X 2 + Y 2 = R 2 X = C B Y A C B Y A 2 + Y 2 = R 2
27 simpl A A 0 A
28 27 3ad2ant1 A A 0 B C A
29 28 resqcld A A 0 B C A 2
30 29 recnd A A 0 B C A 2
31 30 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y A 2
32 17 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y C
33 32 12 resubcld A A 0 B C R + X Y C B Y
34 28 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y A
35 33 34 20 redivcld A A 0 B C R + X Y C B Y A
36 35 resqcld A A 0 B C R + X Y C B Y A 2
37 36 recnd A A 0 B C R + X Y C B Y A 2
38 10 resqcld X Y Y 2
39 38 recnd X Y Y 2
40 39 3ad2ant3 A A 0 B C R + X Y Y 2
41 31 37 40 adddid A A 0 B C R + X Y A 2 C B Y A 2 + Y 2 = A 2 C B Y A 2 + A 2 Y 2
42 33 recnd A A 0 B C R + X Y C B Y
43 27 recnd A A 0 A
44 43 3ad2ant1 A A 0 B C A
45 44 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y A
46 42 45 20 sqdivd A A 0 B C R + X Y C B Y A 2 = C B Y 2 A 2
47 46 oveq2d A A 0 B C R + X Y A 2 C B Y A 2 = A 2 C B Y 2 A 2
48 33 resqcld A A 0 B C R + X Y C B Y 2
49 48 recnd A A 0 B C R + X Y C B Y 2
50 27 resqcld A A 0 A 2
51 50 recnd A A 0 A 2
52 51 3ad2ant1 A A 0 B C A 2
53 52 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y A 2
54 sqne0 A A 2 0 A 0
55 4 54 syl A A 2 0 A 0
56 55 biimpar A A 0 A 2 0
57 56 3ad2ant1 A A 0 B C A 2 0
58 57 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y A 2 0
59 49 53 58 divcan2d A A 0 B C R + X Y A 2 C B Y 2 A 2 = C B Y 2
60 47 59 eqtrd A A 0 B C R + X Y A 2 C B Y A 2 = C B Y 2
61 60 oveq1d A A 0 B C R + X Y A 2 C B Y A 2 + A 2 Y 2 = C B Y 2 + A 2 Y 2
62 41 61 eqtrd A A 0 B C R + X Y A 2 C B Y A 2 + Y 2 = C B Y 2 + A 2 Y 2
63 62 eqeq1d A A 0 B C R + X Y A 2 C B Y A 2 + Y 2 = A 2 R 2 C B Y 2 + A 2 Y 2 = A 2 R 2
64 11 resqcld A A 0 B C R + X Y Y 2
65 36 64 readdcld A A 0 B C R + X Y C B Y A 2 + Y 2
66 65 recnd A A 0 B C R + X Y C B Y A 2 + Y 2
67 rpre R + R
68 67 resqcld R + R 2
69 68 recnd R + R 2
70 69 3ad2ant2 A A 0 B C R + X Y R 2
71 50 3ad2ant1 A A 0 B C A 2
72 71 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y A 2
73 72 recnd A A 0 B C R + X Y A 2
74 66 70 73 58 mulcand A A 0 B C R + X Y A 2 C B Y A 2 + Y 2 = A 2 R 2 C B Y A 2 + Y 2 = R 2
75 binom2sub C B Y C B Y 2 = C 2 - 2 C B Y + B Y 2
76 19 13 75 syl2anc A A 0 B C R + X Y C B Y 2 = C 2 - 2 C B Y + B Y 2
77 76 oveq1d A A 0 B C R + X Y C B Y 2 + A 2 Y 2 = C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2
78 77 eqeq1d A A 0 B C R + X Y C B Y 2 + A 2 Y 2 = A 2 R 2 C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 = A 2 R 2
79 17 resqcld A A 0 B C C 2
80 79 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y C 2
81 2re 2
82 81 a1i A A 0 B C R + X Y 2
83 32 12 remulcld A A 0 B C R + X Y C B Y
84 82 83 remulcld A A 0 B C R + X Y 2 C B Y
85 80 84 resubcld A A 0 B C R + X Y C 2 2 C B Y
86 12 resqcld A A 0 B C R + X Y B Y 2
87 85 86 readdcld A A 0 B C R + X Y C 2 - 2 C B Y + B Y 2
88 72 64 remulcld A A 0 B C R + X Y A 2 Y 2
89 87 88 readdcld A A 0 B C R + X Y C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2
90 89 recnd A A 0 B C R + X Y C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2
91 68 3ad2ant2 A A 0 B C R + X Y R 2
92 72 91 remulcld A A 0 B C R + X Y A 2 R 2
93 92 recnd A A 0 B C R + X Y A 2 R 2
94 90 93 93 subcan2ad A A 0 B C R + X Y C 2 - 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 - A 2 R 2 = A 2 R 2 A 2 R 2 C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 = A 2 R 2
95 85 recnd A A 0 B C R + X Y C 2 2 C B Y
96 86 recnd A A 0 B C R + X Y B Y 2
97 88 recnd A A 0 B C R + X Y A 2 Y 2
98 95 96 97 addassd A A 0 B C R + X Y C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 = C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2
99 32 recnd A A 0 B C R + X Y C
100 8 recnd A A 0 B C B
101 100 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y B
102 11 recnd A A 0 B C R + X Y Y
103 99 101 102 mulassd A A 0 B C R + X Y C B Y = C B Y
104 18 100 mulcomd A A 0 B C C B = B C
105 104 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y C B = B C
106 105 oveq1d A A 0 B C R + X Y C B Y = B C Y
107 103 106 eqtr3d A A 0 B C R + X Y C B Y = B C Y
108 107 oveq2d A A 0 B C R + X Y 2 C B Y = 2 B C Y
109 82 recnd A A 0 B C R + X Y 2
110 8 17 remulcld A A 0 B C B C
111 110 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y B C
112 111 recnd A A 0 B C R + X Y B C
113 109 112 102 mulassd A A 0 B C R + X Y 2 B C Y = 2 B C Y
114 108 113 eqtr4d A A 0 B C R + X Y 2 C B Y = 2 B C Y
115 114 oveq2d A A 0 B C R + X Y C 2 2 C B Y = C 2 2 B C Y
116 101 102 sqmuld A A 0 B C R + X Y B Y 2 = B 2 Y 2
117 116 oveq1d A A 0 B C R + X Y B Y 2 + A 2 Y 2 = B 2 Y 2 + A 2 Y 2
118 9 resqcld A A 0 B C R + X Y B 2
119 118 recnd A A 0 B C R + X Y B 2
120 34 resqcld A A 0 B C R + X Y A 2
121 120 recnd A A 0 B C R + X Y A 2
122 64 recnd A A 0 B C R + X Y Y 2
123 119 121 122 adddird A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 = B 2 Y 2 + A 2 Y 2
124 117 123 eqtr4d A A 0 B C R + X Y B Y 2 + A 2 Y 2 = B 2 + A 2 Y 2
125 115 124 oveq12d A A 0 B C R + X Y C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 = C 2 - 2 B C Y + B 2 + A 2 Y 2
126 98 125 eqtrd A A 0 B C R + X Y C 2 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 = C 2 - 2 B C Y + B 2 + A 2 Y 2
127 126 oveq1d A A 0 B C R + X Y C 2 - 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 - A 2 R 2 = C 2 2 B C Y + B 2 + A 2 Y 2 - A 2 R 2
128 80 recnd A A 0 B C R + X Y C 2
129 8 resqcld A A 0 B C B 2
130 129 71 readdcld A A 0 B C B 2 + A 2
131 130 3ad2ant1 A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2
132 131 64 remulcld A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2
133 9 32 remulcld A A 0 B C R + X Y B C
134 82 133 remulcld A A 0 B C R + X Y 2 B C
135 134 11 remulcld A A 0 B C R + X Y 2 B C Y
136 132 135 resubcld A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y
137 136 recnd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y
138 135 recnd A A 0 B C R + X Y 2 B C Y
139 132 recnd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2
140 128 138 139 subadd23d A A 0 B C R + X Y C 2 - 2 B C Y + B 2 + A 2 Y 2 = C 2 + B 2 + A 2 Y 2 - 2 B C Y
141 128 137 140 comraddd A A 0 B C R + X Y C 2 - 2 B C Y + B 2 + A 2 Y 2 = B 2 + A 2 Y 2 - 2 B C Y + C 2
142 141 oveq1d A A 0 B C R + X Y C 2 2 B C Y + B 2 + A 2 Y 2 - A 2 R 2 = B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y + C 2 - A 2 R 2
143 137 128 93 addsubassd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y + C 2 - A 2 R 2 = B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y + C 2 - A 2 R 2
144 139 138 negsubd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y = B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y
145 144 eqcomd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y = B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y
146 145 oveq1d A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y + C 2 - A 2 R 2 = B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2
147 135 renegcld A A 0 B C R + X Y 2 B C Y
148 147 recnd A A 0 B C R + X Y 2 B C Y
149 80 92 resubcld A A 0 B C R + X Y C 2 A 2 R 2
150 149 recnd A A 0 B C R + X Y C 2 A 2 R 2
151 139 148 150 addassd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2 = B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2
152 143 146 151 3eqtrd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 2 B C Y + C 2 - A 2 R 2 = B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2
153 127 142 152 3eqtrd A A 0 B C R + X Y C 2 - 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 - A 2 R 2 = B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2
154 93 subidd A A 0 B C R + X Y A 2 R 2 A 2 R 2 = 0
155 153 154 eqeq12d A A 0 B C R + X Y C 2 - 2 C B Y + B Y 2 + A 2 Y 2 - A 2 R 2 = A 2 R 2 A 2 R 2 B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2 = 0
156 78 94 155 3bitr2d A A 0 B C R + X Y C B Y 2 + A 2 Y 2 = A 2 R 2 B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2 = 0
157 63 74 156 3bitr3d A A 0 B C R + X Y C B Y A 2 + Y 2 = R 2 B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2 = 0
158 1 a1i A A 0 B C R + X Y Q = A 2 + B 2
159 121 119 158 comraddd A A 0 B C R + X Y Q = B 2 + A 2
160 159 oveq1d A A 0 B C R + X Y Q Y 2 = B 2 + A 2 Y 2
161 2 a1i A A 0 B C R + X Y T = 2 B C
162 161 oveq1d A A 0 B C R + X Y T Y = 2 B C Y
163 134 recnd A A 0 B C R + X Y 2 B C
164 163 102 mulneg1d A A 0 B C R + X Y 2 B C Y = 2 B C Y
165 162 164 eqtrd A A 0 B C R + X Y T Y = 2 B C Y
166 3 a1i A A 0 B C R + X Y U = C 2 A 2 R 2
167 165 166 oveq12d A A 0 B C R + X Y T Y + U = 2 B C Y + C 2 - A 2 R 2
168 160 167 oveq12d A A 0 B C R + X Y Q Y 2 + T Y + U = B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2
169 168 eqcomd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2 = Q Y 2 + T Y + U
170 169 eqeq1d A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2 = 0 Q Y 2 + T Y + U = 0
171 170 biimpd A A 0 B C R + X Y B 2 + A 2 Y 2 + 2 B C Y + C 2 A 2 R 2 = 0 Q Y 2 + T Y + U = 0
172 157 171 sylbid A A 0 B C R + X Y C B Y A 2 + Y 2 = R 2 Q Y 2 + T Y + U = 0
173 26 172 syl5 A A 0 B C R + X Y X 2 + Y 2 = R 2 X = C B Y A Q Y 2 + T Y + U = 0
174 22 173 sylbid A A 0 B C R + X Y X 2 + Y 2 = R 2 A X + B Y = C Q Y 2 + T Y + U = 0