Theorem itsclc0xyqsolb

Description: Lemma for itsclc0 . Solutions of the quadratic equations for the coordinates of the intersection points of a (nondegenerate) line and a circle. (Contributed by AV, 2-May-2023) (Revised by AV, 14-May-2023)

	Ref	Expression
Hypotheses	itsclc0xyqsolr.q	⊢ 𝑄 = ( ( 𝐴 ↑ 2 ) + ( 𝐵 ↑ 2 ) )
	itsclc0xyqsolr.d	⊢ 𝐷 = ( ( ( 𝑅 ↑ 2 ) · 𝑄 ) − ( 𝐶 ↑ 2 ) )
Assertion	itsclc0xyqsolb	⊢ ( ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) ) ∧ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷 ) ∧ ( 𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ ) ) ) → ( ( ( ( 𝑋 ↑ 2 ) + ( 𝑌 ↑ 2 ) ) = ( 𝑅 ↑ 2 ) ∧ ( ( 𝐴 · 𝑋 ) + ( 𝐵 · 𝑌 ) ) = 𝐶 ) ↔ ( ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) + ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) − ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ∨ ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) − ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) + ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ) ) )

Proof

Step	Hyp	Ref	Expression
1		itsclc0xyqsolr.q	⊢ 𝑄 = ( ( 𝐴 ↑ 2 ) + ( 𝐵 ↑ 2 ) )
2		itsclc0xyqsolr.d	⊢ 𝐷 = ( ( ( 𝑅 ↑ 2 ) · 𝑄 ) − ( 𝐶 ↑ 2 ) )
3	1 2	itsclc0xyqsol	⊢ ( ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷 ) ∧ ( 𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ ) ) → ( ( ( ( 𝑋 ↑ 2 ) + ( 𝑌 ↑ 2 ) ) = ( 𝑅 ↑ 2 ) ∧ ( ( 𝐴 · 𝑋 ) + ( 𝐵 · 𝑌 ) ) = 𝐶 ) → ( ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) + ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) − ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ∨ ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) − ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) + ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ) ) )
4	3	3expb	⊢ ( ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) ) ∧ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷 ) ∧ ( 𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ ) ) ) → ( ( ( ( 𝑋 ↑ 2 ) + ( 𝑌 ↑ 2 ) ) = ( 𝑅 ↑ 2 ) ∧ ( ( 𝐴 · 𝑋 ) + ( 𝐵 · 𝑌 ) ) = 𝐶 ) → ( ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) + ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) − ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ∨ ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) − ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) + ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ) ) )
5		simpl	⊢ ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) ) → ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) )
6		simpr	⊢ ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) ) → ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) )
7		simpl	⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷 ) ∧ ( 𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ ) ) → ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷 ) )
8	1 2	itsclc0xyqsolr	⊢ ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) ∧ ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷 ) ) → ( ( ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) + ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) − ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ∨ ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) − ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) + ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ) → ( ( ( 𝑋 ↑ 2 ) + ( 𝑌 ↑ 2 ) ) = ( 𝑅 ↑ 2 ) ∧ ( ( 𝐴 · 𝑋 ) + ( 𝐵 · 𝑌 ) ) = 𝐶 ) ) )
9	5 6 7 8	syl2an3an	⊢ ( ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) ) ∧ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷 ) ∧ ( 𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ ) ) ) → ( ( ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) + ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) − ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ∨ ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) − ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) + ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ) → ( ( ( 𝑋 ↑ 2 ) + ( 𝑌 ↑ 2 ) ) = ( 𝑅 ↑ 2 ) ∧ ( ( 𝐴 · 𝑋 ) + ( 𝐵 · 𝑌 ) ) = 𝐶 ) ) )
10	4 9	impbid	⊢ ( ( ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0 ) ) ∧ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷 ) ∧ ( 𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ ) ) ) → ( ( ( ( 𝑋 ↑ 2 ) + ( 𝑌 ↑ 2 ) ) = ( 𝑅 ↑ 2 ) ∧ ( ( 𝐴 · 𝑋 ) + ( 𝐵 · 𝑌 ) ) = 𝐶 ) ↔ ( ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) + ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) − ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ∨ ( 𝑋 = ( ( ( 𝐴 · 𝐶 ) − ( 𝐵 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ∧ 𝑌 = ( ( ( 𝐵 · 𝐶 ) + ( 𝐴 · ( √ ‘ 𝐷 ) ) ) / 𝑄 ) ) ) ) )