Metamath Proof Explorer


Theorem rmxycomplete

Description: The X and Y sequences taken together enumerate all solutions to the corresponding Pell equation in the right half-plane. This is Metamath 100 proof #39. (Contributed by Stefan O'Rear, 22-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion rmxycomplete A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 n X = A X rm n Y = A Y rm n

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rmspecnonsq A 2 A 2 1
2 1 3ad2ant1 A 2 X 0 Y A 2 1
3 pellfund14b A 2 1 X + A 2 1 Y Pell14QR A 2 1 n X + A 2 1 Y = PellFund A 2 1 n
4 2 3 syl A 2 X 0 Y X + A 2 1 Y Pell14QR A 2 1 n X + A 2 1 Y = PellFund A 2 1 n
5 nn0re X 0 X
6 5 3ad2ant2 A 2 X 0 Y X
7 rmspecpos A 2 A 2 1 +
8 7 rpsqrtcld A 2 A 2 1 +
9 8 rpred A 2 A 2 1
10 9 3ad2ant1 A 2 X 0 Y A 2 1
11 zre Y Y
12 11 3ad2ant3 A 2 X 0 Y Y
13 10 12 remulcld A 2 X 0 Y A 2 1 Y
14 6 13 readdcld A 2 X 0 Y X + A 2 1 Y
15 14 biantrurd A 2 X 0 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1 X + A 2 1 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1
16 simpl2 A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 X 0
17 simpl3 A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 Y
18 eqidd A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 X + A 2 1 Y = X + A 2 1 Y
19 simpr A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 X 2 A 2 1 Y 2 = 1
20 oveq1 x = X x + A 2 1 y = X + A 2 1 y
21 20 eqeq2d x = X X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y X + A 2 1 Y = X + A 2 1 y
22 oveq1 x = X x 2 = X 2
23 22 oveq1d x = X x 2 A 2 1 y 2 = X 2 A 2 1 y 2
24 23 eqeq1d x = X x 2 A 2 1 y 2 = 1 X 2 A 2 1 y 2 = 1
25 21 24 anbi12d x = X X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1 X + A 2 1 Y = X + A 2 1 y X 2 A 2 1 y 2 = 1
26 oveq2 y = Y A 2 1 y = A 2 1 Y
27 26 oveq2d y = Y X + A 2 1 y = X + A 2 1 Y
28 27 eqeq2d y = Y X + A 2 1 Y = X + A 2 1 y X + A 2 1 Y = X + A 2 1 Y
29 oveq1 y = Y y 2 = Y 2
30 29 oveq2d y = Y A 2 1 y 2 = A 2 1 Y 2
31 30 oveq2d y = Y X 2 A 2 1 y 2 = X 2 A 2 1 Y 2
32 31 eqeq1d y = Y X 2 A 2 1 y 2 = 1 X 2 A 2 1 Y 2 = 1
33 28 32 anbi12d y = Y X + A 2 1 Y = X + A 2 1 y X 2 A 2 1 y 2 = 1 X + A 2 1 Y = X + A 2 1 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1
34 25 33 rspc2ev X 0 Y X + A 2 1 Y = X + A 2 1 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1
35 16 17 18 19 34 syl112anc A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1
36 35 ex A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1
37 rmspecsqrtnq A 2 A 2 1
38 37 3ad2ant1 A 2 X 0 Y A 2 1
39 38 adantr A 2 X 0 Y x 0 y A 2 1
40 nn0ssq 0
41 simp2 A 2 X 0 Y X 0
42 40 41 sseldi A 2 X 0 Y X
43 42 adantr A 2 X 0 Y x 0 y X
44 zq Y Y
45 44 3ad2ant3 A 2 X 0 Y Y
46 45 adantr A 2 X 0 Y x 0 y Y
47 40 sseli x 0 x
48 47 ad2antrl A 2 X 0 Y x 0 y x
49 zq y y
50 49 ad2antll A 2 X 0 Y x 0 y y
51 qirropth A 2 1 X Y x y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y X = x Y = y
52 39 43 46 48 50 51 syl122anc A 2 X 0 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y X = x Y = y
53 52 biimpd A 2 X 0 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y X = x Y = y
54 53 anim1d A 2 X 0 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1 X = x Y = y x 2 A 2 1 y 2 = 1
55 oveq1 X = x X 2 = x 2
56 oveq1 Y = y Y 2 = y 2
57 56 oveq2d Y = y A 2 1 Y 2 = A 2 1 y 2
58 55 57 oveqan12d X = x Y = y X 2 A 2 1 Y 2 = x 2 A 2 1 y 2
59 58 eqcomd X = x Y = y x 2 A 2 1 y 2 = X 2 A 2 1 Y 2
60 59 eqeq1d X = x Y = y x 2 A 2 1 y 2 = 1 X 2 A 2 1 Y 2 = 1
61 60 biimpa X = x Y = y x 2 A 2 1 y 2 = 1 X 2 A 2 1 Y 2 = 1
62 54 61 syl6 A 2 X 0 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1 X 2 A 2 1 Y 2 = 1
63 62 rexlimdvva A 2 X 0 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1 X 2 A 2 1 Y 2 = 1
64 36 63 impbid A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1
65 elpell14qr A 2 1 X + A 2 1 Y Pell14QR A 2 1 X + A 2 1 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1
66 2 65 syl A 2 X 0 Y X + A 2 1 Y Pell14QR A 2 1 X + A 2 1 Y x 0 y X + A 2 1 Y = x + A 2 1 y x 2 A 2 1 y 2 = 1
67 15 64 66 3bitr4d A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 X + A 2 1 Y Pell14QR A 2 1
68 38 adantr A 2 X 0 Y n A 2 1
69 42 adantr A 2 X 0 Y n X
70 45 adantr A 2 X 0 Y n Y
71 frmx X rm : 2 × 0
72 71 a1i A 2 X 0 Y n X rm : 2 × 0
73 simpl1 A 2 X 0 Y n A 2
74 simpr A 2 X 0 Y n n
75 72 73 74 fovrnd A 2 X 0 Y n A X rm n 0
76 40 75 sseldi A 2 X 0 Y n A X rm n
77 zssq
78 frmy Y rm : 2 ×
79 78 a1i A 2 X 0 Y n Y rm : 2 ×
80 79 73 74 fovrnd A 2 X 0 Y n A Y rm n
81 77 80 sseldi A 2 X 0 Y n A Y rm n
82 qirropth A 2 1 X Y A X rm n A Y rm n X + A 2 1 Y = A X rm n + A 2 1 A Y rm n X = A X rm n Y = A Y rm n
83 68 69 70 76 81 82 syl122anc A 2 X 0 Y n X + A 2 1 Y = A X rm n + A 2 1 A Y rm n X = A X rm n Y = A Y rm n
84 rmxyval A 2 n A X rm n + A 2 1 A Y rm n = A + A 2 1 n
85 84 3ad2antl1 A 2 X 0 Y n A X rm n + A 2 1 A Y rm n = A + A 2 1 n
86 rmspecfund A 2 PellFund A 2 1 = A + A 2 1
87 86 3ad2ant1 A 2 X 0 Y PellFund A 2 1 = A + A 2 1
88 87 adantr A 2 X 0 Y n PellFund A 2 1 = A + A 2 1
89 88 oveq1d A 2 X 0 Y n PellFund A 2 1 n = A + A 2 1 n
90 85 89 eqtr4d A 2 X 0 Y n A X rm n + A 2 1 A Y rm n = PellFund A 2 1 n
91 90 eqeq2d A 2 X 0 Y n X + A 2 1 Y = A X rm n + A 2 1 A Y rm n X + A 2 1 Y = PellFund A 2 1 n
92 83 91 bitr3d A 2 X 0 Y n X = A X rm n Y = A Y rm n X + A 2 1 Y = PellFund A 2 1 n
93 92 rexbidva A 2 X 0 Y n X = A X rm n Y = A Y rm n n X + A 2 1 Y = PellFund A 2 1 n
94 4 67 93 3bitr4d A 2 X 0 Y X 2 A 2 1 Y 2 = 1 n X = A X rm n Y = A Y rm n