Metamath Proof Explorer


Theorem 3cubeslem1

Description: Lemma for 3cubes . (Contributed by Igor Ieskov, 22-Jan-2024)

Ref Expression
Hypothesis 3cubeslem1.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„š )
Assertion 3cubeslem1 ( ๐œ‘ โ†’ 0 < ( ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) โˆ’ ๐ด ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 3cubeslem1.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„š )
2 qre โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„š โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
3 1 2 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
4 0red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
5 3 4 lttri4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด < 0 โˆจ ๐ด = 0 โˆจ 0 < ๐ด ) )
6 simpl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
7 0red โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
8 peano2re โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„ )
9 8 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„ )
10 9 resqcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„ )
11 simpr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ๐ด < 0 )
12 9 sqge0d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ 0 โ‰ค ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) )
13 6 7 10 11 12 ltletrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) )
14 13 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ๐ด < 0 ) โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) ) )
15 3 14 mpand โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด < 0 โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) ) )
16 0lt1 โŠข 0 < 1
17 16 a1i โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ 0 < 1 )
18 id โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ๐ด = 0 )
19 sq1 โŠข ( 1 โ†‘ 2 ) = 1
20 19 a1i โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( 1 โ†‘ 2 ) = 1 )
21 17 18 20 3brtr4d โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ๐ด < ( 1 โ†‘ 2 ) )
22 0cnd โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ 0 โˆˆ โ„‚ )
23 1cnd โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
24 18 oveq1d โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( ๐ด + 1 ) = ( 0 + 1 ) )
25 22 23 24 comraddd โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( ๐ด + 1 ) = ( 1 + 0 ) )
26 1p0e1 โŠข ( 1 + 0 ) = 1
27 25 26 eqtrdi โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( ๐ด + 1 ) = 1 )
28 27 oveq1d โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) = ( 1 โ†‘ 2 ) )
29 21 28 breqtrrd โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) )
30 29 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด = 0 โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) ) )
31 ax-1rid โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ๐ด ยท 1 ) = ๐ด )
32 31 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( ๐ด ยท 1 ) = ๐ด )
33 simpl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
34 1red โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
35 33 34 readdcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„ )
36 simpr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ 0 < ๐ด )
37 0red โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
38 ltle โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ ) โ†’ ( 0 < ๐ด โ†’ 0 โ‰ค ๐ด ) )
39 37 33 38 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( 0 < ๐ด โ†’ 0 โ‰ค ๐ด ) )
40 33 ltp1d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ๐ด < ( ๐ด + 1 ) )
41 39 40 jctird โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( 0 < ๐ด โ†’ ( 0 โ‰ค ๐ด โˆง ๐ด < ( ๐ด + 1 ) ) ) )
42 36 41 mpd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( 0 โ‰ค ๐ด โˆง ๐ด < ( ๐ด + 1 ) ) )
43 34 35 jca โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( 1 โˆˆ โ„ โˆง ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„ ) )
44 0le1 โŠข 0 โ‰ค 1
45 44 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ 0 โ‰ค 1 )
46 1e0p1 โŠข 1 = ( 0 + 1 )
47 37 33 34 36 ltadd1dd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( 0 + 1 ) < ( ๐ด + 1 ) )
48 46 47 eqbrtrid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ 1 < ( ๐ด + 1 ) )
49 43 45 48 jca32 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( ( 1 โˆˆ โ„ โˆง ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„ ) โˆง ( 0 โ‰ค 1 โˆง 1 < ( ๐ด + 1 ) ) ) )
50 ltmul12a โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„ ) โˆง ( 0 โ‰ค ๐ด โˆง ๐ด < ( ๐ด + 1 ) ) ) โˆง ( ( 1 โˆˆ โ„ โˆง ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„ ) โˆง ( 0 โ‰ค 1 โˆง 1 < ( ๐ด + 1 ) ) ) ) โ†’ ( ๐ด ยท 1 ) < ( ( ๐ด + 1 ) ยท ( ๐ด + 1 ) ) )
51 33 35 42 49 50 syl1111anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( ๐ด ยท 1 ) < ( ( ๐ด + 1 ) ยท ( ๐ด + 1 ) ) )
52 32 51 eqbrtrrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) ยท ( ๐ด + 1 ) ) )
53 35 recnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„‚ )
54 53 sqvald โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) = ( ( ๐ด + 1 ) ยท ( ๐ด + 1 ) ) )
55 52 54 breqtrrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) )
56 55 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ด ) โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) ) )
57 3 56 mpand โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 0 < ๐ด โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) ) )
58 15 30 57 3jaod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด < 0 โˆจ ๐ด = 0 โˆจ 0 < ๐ด ) โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) ) )
59 5 58 mpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) )
60 3 8 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด + 1 ) โˆˆ โ„ )
61 60 resqcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„ )
62 3 61 posdifd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด < ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) โ†” 0 < ( ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) โˆ’ ๐ด ) ) )
63 59 62 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 < ( ( ( ๐ด + 1 ) โ†‘ 2 ) โˆ’ ๐ด ) )