Metamath Proof Explorer


Theorem quad3

Description: Variant of quadratic equation with discriminant expanded. (Contributed by Filip Cernatescu, 19-Oct-2019)

Ref Expression
Hypotheses quad3.1 ⊢ X ∈ ℂ
quad3.2 ⊢ A ∈ ℂ
quad3.3 ⊢ A ≠ 0
quad3.4 ⊢ B ∈ ℂ
quad3.5 ⊢ C ∈ ℂ
quad3.6 ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C = 0
Assertion quad3 ⊢ X = - B + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A ∨ X = - B - B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 quad3.1 ⊢ X ∈ ℂ
2 quad3.2 ⊢ A ∈ ℂ
3 quad3.3 ⊢ A ≠ 0
4 quad3.4 ⊢ B ∈ ℂ
5 quad3.5 ⊢ C ∈ ℂ
6 quad3.6 ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C = 0
7 2cn ⊢ 2 ∈ ℂ
8 7 2 mulcli ⊢ 2 ⁢ A ∈ ℂ
9 2ne0 ⊢ 2 ≠ 0
10 7 2 9 3 mulne0i ⊢ 2 ⁢ A ≠ 0
11 4 8 10 divcli ⊢ B 2 ⁢ A ∈ ℂ
12 1 11 addcli ⊢ X + B 2 ⁢ A ∈ ℂ
13 8 12 sqmuli ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A 2 = 2 ⁢ A 2 ⁢ X + B 2 ⁢ A 2
14 1 11 binom2i ⊢ X + B 2 ⁢ A 2 = X 2 + 2 ⁢ X ⁢ B 2 ⁢ A + B 2 ⁢ A 2
15 1 sqcli ⊢ X 2 ∈ ℂ
16 2 15 mulcli ⊢ A ⁢ X 2 ∈ ℂ
17 4 1 mulcli ⊢ B ⁢ X ∈ ℂ
18 16 17 2 3 divdiri ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X A = A ⁢ X 2 A + B ⁢ X A
19 15 2 3 divcan3i ⊢ A ⁢ X 2 A = X 2
20 4 1 2 3 div23i ⊢ B ⁢ X A = B A ⁢ X
21 19 20 oveq12i ⊢ A ⁢ X 2 A + B ⁢ X A = X 2 + B A ⁢ X
22 18 21 eqtr2i ⊢ X 2 + B A ⁢ X = A ⁢ X 2 + B ⁢ X A
23 4 2 3 divcli ⊢ B A ∈ ℂ
24 23 1 mulcomi ⊢ B A ⁢ X = X ⁢ B A
25 1 23 mulcli ⊢ X ⁢ B A ∈ ℂ
26 25 7 9 divcan2i ⊢ 2 ⁢ X ⁢ B A 2 = X ⁢ B A
27 1 23 7 9 divassi ⊢ X ⁢ B A 2 = X ⁢ B A 2
28 2 3 pm3.2i ⊢ A ∈ ℂ ∧ A ≠ 0
29 7 9 pm3.2i ⊢ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0
30 divdiv1 ⊢ B ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ ∧ A ≠ 0 ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 → B A 2 = B A ⋅ 2
31 4 28 29 30 mp3an ⊢ B A 2 = B A ⋅ 2
32 2 7 mulcomi ⊢ A ⋅ 2 = 2 ⁢ A
33 32 oveq2i ⊢ B A ⋅ 2 = B 2 ⁢ A
34 31 33 eqtri ⊢ B A 2 = B 2 ⁢ A
35 34 oveq2i ⊢ X ⁢ B A 2 = X ⁢ B 2 ⁢ A
36 27 35 eqtri ⊢ X ⁢ B A 2 = X ⁢ B 2 ⁢ A
37 36 oveq2i ⊢ 2 ⁢ X ⁢ B A 2 = 2 ⁢ X ⁢ B 2 ⁢ A
38 24 26 37 3eqtr2i ⊢ B A ⁢ X = 2 ⁢ X ⁢ B 2 ⁢ A
39 38 oveq2i ⊢ X 2 + B A ⁢ X = X 2 + 2 ⁢ X ⁢ B 2 ⁢ A
40 16 17 5 addassi ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C = A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C
41 40 eqcomi ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C = A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C
42 41 oveq1i ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C - C = A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C - C
43 16 17 addcli ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X ∈ ℂ
44 43 5 pncan3oi ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C - C = A ⁢ X 2 + B ⁢ X
45 42 44 eqtr2i ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X = A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C - C
46 6 oveq1i ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C - C = 0 − C
47 df-neg ⊢ − C = 0 − C
48 46 47 eqtr4i ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X + C - C = − C
49 45 48 eqtri ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X = − C
50 49 oveq1i ⊢ A ⁢ X 2 + B ⁢ X A = − C A
51 22 39 50 3eqtr3i ⊢ X 2 + 2 ⁢ X ⁢ B 2 ⁢ A = − C A
52 51 oveq1i ⊢ X 2 + 2 ⁢ X ⁢ B 2 ⁢ A + B 2 ⁢ A 2 = − C A + B 2 ⁢ A 2
53 14 52 eqtri ⊢ X + B 2 ⁢ A 2 = − C A + B 2 ⁢ A 2
54 5 negcli ⊢ − C ∈ ℂ
55 54 2 3 divcli ⊢ − C A ∈ ℂ
56 11 sqcli ⊢ B 2 ⁢ A 2 ∈ ℂ
57 55 56 addcomi ⊢ − C A + B 2 ⁢ A 2 = B 2 ⁢ A 2 + − C A
58 4 8 10 sqdivi ⊢ B 2 ⁢ A 2 = B 2 2 ⁢ A 2
59 4cn ⊢ 4 ∈ ℂ
60 59 2 mulcli ⊢ 4 ⁢ A ∈ ℂ
61 4ne0 ⊢ 4 ≠ 0
62 59 2 61 3 mulne0i ⊢ 4 ⁢ A ≠ 0
63 60 60 54 2 62 3 divmuldivi ⊢ 4 ⁢ A 4 ⁢ A ⁢ − C A = 4 ⁢ A ⁢ − C 4 ⁢ A ⁢ A
64 60 62 dividi ⊢ 4 ⁢ A 4 ⁢ A = 1
65 64 eqcomi ⊢ 1 = 4 ⁢ A 4 ⁢ A
66 65 oveq1i ⊢ 1 ⁢ − C A = 4 ⁢ A 4 ⁢ A ⁢ − C A
67 55 mullidi ⊢ 1 ⁢ − C A = − C A
68 66 67 eqtr3i ⊢ 4 ⁢ A 4 ⁢ A ⁢ − C A = − C A
69 5 mulm1i ⊢ -1 ⁢ C = − C
70 69 eqcomi ⊢ − C = -1 ⁢ C
71 70 oveq2i ⊢ 4 ⁢ A ⁢ − C = 4 ⁢ A ⁢ -1 ⁢ C
72 neg1cn ⊢ − 1 ∈ ℂ
73 60 72 5 mulassi ⊢ 4 ⁢ A ⁢ -1 ⁢ C = 4 ⁢ A ⁢ -1 ⁢ C
74 71 73 eqtr4i ⊢ 4 ⁢ A ⁢ − C = 4 ⁢ A ⁢ -1 ⁢ C
75 60 72 mulcomi ⊢ 4 ⁢ A ⁢ -1 = -1 ⁢ 4 ⁢ A
76 75 oveq1i ⊢ 4 ⁢ A ⁢ -1 ⁢ C = -1 ⁢ 4 ⁢ A ⁢ C
77 72 60 5 mulassi ⊢ -1 ⁢ 4 ⁢ A ⁢ C = -1 ⁢ 4 ⁢ A ⁢ C
78 74 76 77 3eqtri ⊢ 4 ⁢ A ⁢ − C = -1 ⁢ 4 ⁢ A ⁢ C
79 59 2 5 mulassi ⊢ 4 ⁢ A ⁢ C = 4 ⁢ A ⁢ C
80 79 oveq2i ⊢ -1 ⁢ 4 ⁢ A ⁢ C = -1 ⁢ 4 ⁢ A ⁢ C
81 2 5 mulcli ⊢ A ⁢ C ∈ ℂ
82 59 81 mulcli ⊢ 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ
83 82 mulm1i ⊢ -1 ⁢ 4 ⁢ A ⁢ C = − 4 ⁢ A ⁢ C
84 78 80 83 3eqtri ⊢ 4 ⁢ A ⁢ − C = − 4 ⁢ A ⁢ C
85 2t2e4 ⊢ 2 ⋅ 2 = 4
86 85 eqcomi ⊢ 4 = 2 ⋅ 2
87 86 oveq1i ⊢ 4 ⁢ A = 2 ⋅ 2 ⁢ A
88 87 oveq1i ⊢ 4 ⁢ A ⁢ A = 2 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ A
89 7 7 2 mulassi ⊢ 2 ⋅ 2 ⁢ A = 2 ⁢ 2 ⁢ A
90 89 oveq1i ⊢ 2 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ A = 2 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ A
91 88 90 eqtri ⊢ 4 ⁢ A ⁢ A = 2 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ A
92 7 8 mulcomi ⊢ 2 ⁢ 2 ⁢ A = 2 ⁢ A ⋅ 2
93 92 oveq1i ⊢ 2 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ A = 2 ⁢ A ⋅ 2 ⁢ A
94 8 7 2 mulassi ⊢ 2 ⁢ A ⋅ 2 ⁢ A = 2 ⁢ A ⁢ 2 ⁢ A
95 91 93 94 3eqtri ⊢ 4 ⁢ A ⁢ A = 2 ⁢ A ⁢ 2 ⁢ A
96 8 sqvali ⊢ 2 ⁢ A 2 = 2 ⁢ A ⁢ 2 ⁢ A
97 95 96 eqtr4i ⊢ 4 ⁢ A ⁢ A = 2 ⁢ A 2
98 84 97 oveq12i ⊢ 4 ⁢ A ⁢ − C 4 ⁢ A ⁢ A = − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2
99 63 68 98 3eqtr3i ⊢ − C A = − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2
100 58 99 oveq12i ⊢ B 2 ⁢ A 2 + − C A = B 2 2 ⁢ A 2 + − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2
101 4 sqcli ⊢ B 2 ∈ ℂ
102 82 negcli ⊢ − 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ
103 8 sqcli ⊢ 2 ⁢ A 2 ∈ ℂ
104 8 8 10 10 mulne0i ⊢ 2 ⁢ A ⁢ 2 ⁢ A ≠ 0
105 96 104 eqnetri ⊢ 2 ⁢ A 2 ≠ 0
106 101 102 103 105 divdiri ⊢ B 2 + − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2 = B 2 2 ⁢ A 2 + − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2
107 101 82 negsubi ⊢ B 2 + − 4 ⁢ A ⁢ C = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
108 107 oveq1i ⊢ B 2 + − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2 = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2
109 100 106 108 3eqtr2i ⊢ B 2 ⁢ A 2 + − C A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2
110 53 57 109 3eqtri ⊢ X + B 2 ⁢ A 2 = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2
111 110 oveq2i ⊢ 2 ⁢ A 2 ⁢ X + B 2 ⁢ A 2 = 2 ⁢ A 2 ⁢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2
112 101 82 subcli ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ
113 112 103 105 divcan2i ⊢ 2 ⁢ A 2 ⁢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A 2 = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
114 13 111 113 3eqtri ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A 2 = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
115 8 12 mulcli ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A ∈ ℂ
116 115 112 pm3.2i ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A ∈ ℂ ∧ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ
117 eqsqrtor ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A ∈ ℂ ∧ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ → 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A 2 = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ↔ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∨ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
118 116 117 ax-mp ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A 2 = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ↔ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∨ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
119 114 118 mpbi ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∨ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
120 sqrtcl ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ → B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ
121 112 120 ax-mp ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ
122 121 8 12 10 divmuli ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A = X + B 2 ⁢ A ↔ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
123 eqcom ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A = X + B 2 ⁢ A ↔ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
124 122 123 bitr3i ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ↔ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
125 121 8 10 divcli ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A ∈ ℂ
126 125 11 1 subadd2i ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A = X ↔ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
127 eqcom ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A = X ↔ X = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A
128 126 127 bitr3i ⊢ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A ↔ X = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A
129 divneg ⊢ B ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ A ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ A ≠ 0 → − B 2 ⁢ A = − B 2 ⁢ A
130 4 8 10 129 mp3an ⊢ − B 2 ⁢ A = − B 2 ⁢ A
131 130 oveq2i ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A + − B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A + − B 2 ⁢ A
132 125 11 negsubi ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A + − B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A
133 4 negcli ⊢ − B ∈ ℂ
134 133 8 10 divcli ⊢ − B 2 ⁢ A ∈ ℂ
135 125 134 addcomi ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A + − B 2 ⁢ A = − B 2 ⁢ A + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
136 131 132 135 3eqtr3i ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A = − B 2 ⁢ A + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
137 133 121 8 10 divdiri ⊢ - B + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A = − B 2 ⁢ A + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
138 136 137 eqtr4i ⊢ B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A = - B + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
139 138 eqeq2i ⊢ X = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A ↔ X = - B + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
140 124 128 139 3bitri ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ↔ X = - B + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
141 121 negcli ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∈ ℂ
142 141 8 12 10 divmuli ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A = X + B 2 ⁢ A ↔ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
143 eqcom ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A = X + B 2 ⁢ A ↔ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
144 142 143 bitr3i ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ↔ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
145 141 8 10 divcli ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A ∈ ℂ
146 145 11 1 subadd2i ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A = X ↔ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
147 eqcom ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A = X ↔ X = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A
148 146 147 bitr3i ⊢ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A ↔ X = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A
149 130 oveq2i ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A + − B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A + − B 2 ⁢ A
150 145 11 negsubi ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A + − B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A
151 145 134 addcomi ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A + − B 2 ⁢ A = − B 2 ⁢ A + − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
152 149 150 151 3eqtr3i ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A = − B 2 ⁢ A + − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
153 133 141 8 10 divdiri ⊢ - B + − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A = − B 2 ⁢ A + − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
154 133 121 negsubi ⊢ - B + − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C = - B - B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C
155 154 oveq1i ⊢ - B + − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A = - B - B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
156 152 153 155 3eqtr2i ⊢ − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A = - B - B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
157 156 eqeq2i ⊢ X = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A − B 2 ⁢ A ↔ X = - B - B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
158 144 148 157 3bitri ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ↔ X = - B - B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
159 140 158 orbi12i ⊢ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ∨ 2 ⁢ A ⁢ X + B 2 ⁢ A = − B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C ↔ X = - B + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A ∨ X = - B - B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A
160 119 159 mpbi ⊢ X = - B + B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A ∨ X = - B - B 2 − 4 ⁢ A ⁢ C 2 ⁢ A