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Theorem pellexlem3

Description: Lemma for pellex . To each good rational approximation of ( sqrtD ) , there exists a near-solution. (Contributed by Stefan O'Rear, 14-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion pellexlem3 D¬Dx|0<xxD<denomx2yz|yzy2Dz20y2Dz2<1+2D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nnex V
2 1 1 xpex ×V
3 opabssxp yz|yzy2Dz20y2Dz2<1+2D×
4 2 3 ssexi yz|yzy2Dz20y2Dz2<1+2DV
5 simprl D¬Da0<aaD<denoma2a
6 simprrl D¬Da0<aaD<denoma20<a
7 qgt0numnn a0<anumera
8 5 6 7 syl2anc D¬Da0<aaD<denoma2numera
9 qdencl adenoma
10 5 9 syl D¬Da0<aaD<denoma2denoma
11 8 10 jca D¬Da0<aaD<denoma2numeradenoma
12 simpll D¬Da0<aaD<denoma2D
13 simplr D¬Da0<aaD<denoma2¬D
14 pellexlem1 Dnumeradenoma¬Dnumera2Ddenoma20
15 12 8 10 13 14 syl31anc D¬Da0<aaD<denoma2numera2Ddenoma20
16 simprrr D¬Da0<aaD<denoma2aD<denoma2
17 qeqnumdivden aa=numeradenoma
18 17 oveq1d aaD=numeradenomaD
19 18 fveq2d aaD=numeradenomaD
20 19 breq1d aaD<denoma2numeradenomaD<denoma2
21 5 20 syl D¬Da0<aaD<denoma2aD<denoma2numeradenomaD<denoma2
22 16 21 mpbid D¬Da0<aaD<denoma2numeradenomaD<denoma2
23 pellexlem2 DnumeradenomanumeradenomaD<denoma2numera2Ddenoma2<1+2D
24 12 8 10 22 23 syl31anc D¬Da0<aaD<denoma2numera2Ddenoma2<1+2D
25 11 15 24 jca32 D¬Da0<aaD<denoma2numeradenomanumera2Ddenoma20numera2Ddenoma2<1+2D
26 25 ex D¬Da0<aaD<denoma2numeradenomanumera2Ddenoma20numera2Ddenoma2<1+2D
27 breq2 x=a0<x0<a
28 fvoveq1 x=axD=aD
29 fveq2 x=adenomx=denoma
30 29 oveq1d x=adenomx2=denoma2
31 28 30 breq12d x=axD<denomx2aD<denoma2
32 27 31 anbi12d x=a0<xxD<denomx20<aaD<denoma2
33 32 elrab ax|0<xxD<denomx2a0<aaD<denoma2
34 fvex numeraV
35 fvex denomaV
36 eleq1 y=numeraynumera
37 36 anbi1d y=numerayznumeraz
38 oveq1 y=numeray2=numera2
39 38 oveq1d y=numeray2Dz2=numera2Dz2
40 39 neeq1d y=numeray2Dz20numera2Dz20
41 39 fveq2d y=numeray2Dz2=numera2Dz2
42 41 breq1d y=numeray2Dz2<1+2Dnumera2Dz2<1+2D
43 40 42 anbi12d y=numeray2Dz20y2Dz2<1+2Dnumera2Dz20numera2Dz2<1+2D
44 37 43 anbi12d y=numerayzy2Dz20y2Dz2<1+2Dnumeraznumera2Dz20numera2Dz2<1+2D
45 eleq1 z=denomazdenoma
46 45 anbi2d z=denomanumeraznumeradenoma
47 oveq1 z=denomaz2=denoma2
48 47 oveq2d z=denomaDz2=Ddenoma2
49 48 oveq2d z=denomanumera2Dz2=numera2Ddenoma2
50 49 neeq1d z=denomanumera2Dz20numera2Ddenoma20
51 49 fveq2d z=denomanumera2Dz2=numera2Ddenoma2
52 51 breq1d z=denomanumera2Dz2<1+2Dnumera2Ddenoma2<1+2D
53 50 52 anbi12d z=denomanumera2Dz20numera2Dz2<1+2Dnumera2Ddenoma20numera2Ddenoma2<1+2D
54 46 53 anbi12d z=denomanumeraznumera2Dz20numera2Dz2<1+2Dnumeradenomanumera2Ddenoma20numera2Ddenoma2<1+2D
55 34 35 44 54 opelopab numeradenomayz|yzy2Dz20y2Dz2<1+2Dnumeradenomanumera2Ddenoma20numera2Ddenoma2<1+2D
56 26 33 55 3imtr4g D¬Dax|0<xxD<denomx2numeradenomayz|yzy2Dz20y2Dz2<1+2D
57 ssrab2 x|0<xxD<denomx2
58 simprl D¬Dax|0<xxD<denomx2bx|0<xxD<denomx2ax|0<xxD<denomx2
59 57 58 sselid D¬Dax|0<xxD<denomx2bx|0<xxD<denomx2a
60 simprr D¬Dax|0<xxD<denomx2bx|0<xxD<denomx2bx|0<xxD<denomx2
61 57 60 sselid D¬Dax|0<xxD<denomx2bx|0<xxD<denomx2b
62 34 35 opth numeradenoma=numerbdenombnumera=numerbdenoma=denomb
63 simprl abnumera=numerbdenoma=denombnumera=numerb
64 simprr abnumera=numerbdenoma=denombdenoma=denomb
65 63 64 oveq12d abnumera=numerbdenoma=denombnumeradenoma=numerbdenomb
66 simpll abnumera=numerbdenoma=denomba
67 66 17 syl abnumera=numerbdenoma=denomba=numeradenoma
68 simplr abnumera=numerbdenoma=denombb
69 qeqnumdivden bb=numerbdenomb
70 68 69 syl abnumera=numerbdenoma=denombb=numerbdenomb
71 65 67 70 3eqtr4d abnumera=numerbdenoma=denomba=b
72 71 ex abnumera=numerbdenoma=denomba=b
73 62 72 biimtrid abnumeradenoma=numerbdenomba=b
74 fveq2 a=bnumera=numerb
75 fveq2 a=bdenoma=denomb
76 74 75 opeq12d a=bnumeradenoma=numerbdenomb
77 73 76 impbid1 abnumeradenoma=numerbdenomba=b
78 59 61 77 syl2anc D¬Dax|0<xxD<denomx2bx|0<xxD<denomx2numeradenoma=numerbdenomba=b
79 78 ex D¬Dax|0<xxD<denomx2bx|0<xxD<denomx2numeradenoma=numerbdenomba=b
80 56 79 dom2d D¬Dyz|yzy2Dz20y2Dz2<1+2DVx|0<xxD<denomx2yz|yzy2Dz20y2Dz2<1+2D
81 4 80 mpi D¬Dx|0<xxD<denomx2yz|yzy2Dz20y2Dz2<1+2D