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Theorem pellexlem5

Description: Lemma for pellex . Invoking fiphp3d , we have infinitely many near-solutions for some specific norm. (Contributed by Stefan O'Rear, 19-Oct-2014)

Ref Expression
Assertion pellexlem5 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → ∃ x ∈ ℤ x ≠ 0 ∧ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pellexlem4 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D ≈ ℕ
2 fzfi ⊢ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∈ Fin
3 diffi ⊢ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∈ Fin → − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 ∈ Fin
4 2 3 mp1i ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 ∈ Fin
5 elopab ⊢ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D ↔ ∃ y ∃ z a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D
6 fveq2 ⊢ a = y z → 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ y z
7 6 oveq1d ⊢ a = y z → 1 st ⁡ a 2 = 1 st ⁡ y z 2
8 fveq2 ⊢ a = y z → 2 nd ⁡ a = 2 nd ⁡ y z
9 8 oveq1d ⊢ a = y z → 2 nd ⁡ a 2 = 2 nd ⁡ y z 2
10 9 oveq2d ⊢ a = y z → D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = D ⁢ 2 nd ⁡ y z 2
11 7 10 oveq12d ⊢ a = y z → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = 1 st ⁡ y z 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ y z 2
12 vex ⊢ y ∈ V
13 vex ⊢ z ∈ V
14 12 13 op1st ⊢ 1 st ⁡ y z = y
15 14 oveq1i ⊢ 1 st ⁡ y z 2 = y 2
16 12 13 op2nd ⊢ 2 nd ⁡ y z = z
17 16 oveq1i ⊢ 2 nd ⁡ y z 2 = z 2
18 17 oveq2i ⊢ D ⁢ 2 nd ⁡ y z 2 = D ⁢ z 2
19 15 18 oveq12i ⊢ 1 st ⁡ y z 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ y z 2 = y 2 − D ⁢ z 2
20 11 19 eqtrdi ⊢ a = y z → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = y 2 − D ⁢ z 2
21 20 ad2antrl ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = y 2 − D ⁢ z 2
22 simprrl ⊢ D ∈ ℕ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ
23 simpl ⊢ D ∈ ℕ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → D ∈ ℕ
24 simprr ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D
25 24 ad2antll ⊢ D ∈ ℕ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D
26 nnz ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℤ
27 26 ad2antrr ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y ∈ ℤ
28 zsqcl ⊢ y ∈ ℤ → y 2 ∈ ℤ
29 27 28 syl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 ∈ ℤ
30 nnz ⊢ D ∈ ℕ → D ∈ ℤ
31 30 ad2antrl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → D ∈ ℤ
32 simplr ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → z ∈ ℕ
33 32 nnzd ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → z ∈ ℤ
34 zsqcl ⊢ z ∈ ℤ → z 2 ∈ ℤ
35 33 34 syl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → z 2 ∈ ℤ
36 31 35 zmulcld ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → D ⁢ z 2 ∈ ℤ
37 29 36 zsubcld ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℤ
38 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
39 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
40 nnre ⊢ D ∈ ℕ → D ∈ ℝ
41 40 ad2antrl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → D ∈ ℝ
42 nnnn0 ⊢ D ∈ ℕ → D ∈ ℕ 0
43 42 ad2antrl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → D ∈ ℕ 0
44 43 nn0ge0d ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 0 ≤ D
45 41 44 resqrtcld ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → D ∈ ℝ
46 remulcl ⊢ 2 ∈ ℝ ∧ D ∈ ℝ → 2 ⁢ D ∈ ℝ
47 39 45 46 sylancr ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 2 ⁢ D ∈ ℝ
48 readdcl ⊢ 1 ∈ ℝ ∧ 2 ⁢ D ∈ ℝ → 1 + 2 ⁢ D ∈ ℝ
49 38 47 48 sylancr ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 + 2 ⁢ D ∈ ℝ
50 49 flcld ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 + 2 ⁢ D ∈ ℤ
51 50 znegcld ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → − 1 + 2 ⁢ D ∈ ℤ
52 37 zred ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℝ
53 50 zred ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 + 2 ⁢ D ∈ ℝ
54 nn0abscl ⊢ y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℤ → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℕ 0
55 37 54 syl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℕ 0
56 55 nn0zd ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℤ
57 56 zred ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℝ
58 peano2re ⊢ 1 + 2 ⁢ D ∈ ℝ → 1 + 2 ⁢ D + 1 ∈ ℝ
59 53 58 syl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 + 2 ⁢ D + 1 ∈ ℝ
60 simprr ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D
61 flltp1 ⊢ 1 + 2 ⁢ D ∈ ℝ → 1 + 2 ⁢ D < 1 + 2 ⁢ D + 1
62 49 61 syl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 + 2 ⁢ D < 1 + 2 ⁢ D + 1
63 57 49 59 60 62 lttrd ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D + 1
64 zleltp1 ⊢ y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℤ ∧ 1 + 2 ⁢ D ∈ ℤ → y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D ↔ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D + 1
65 56 50 64 syl2anc ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D ↔ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D + 1
66 63 65 mpbird ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D
67 absle ⊢ y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℝ ∧ 1 + 2 ⁢ D ∈ ℝ → y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D ↔ − 1 + 2 ⁢ D ≤ y 2 − D ⁢ z 2 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D
68 67 biimpa ⊢ y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℝ ∧ 1 + 2 ⁢ D ∈ ℝ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D → − 1 + 2 ⁢ D ≤ y 2 − D ⁢ z 2 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D
69 52 53 66 68 syl21anc ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → − 1 + 2 ⁢ D ≤ y 2 − D ⁢ z 2 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D
70 elfz ⊢ y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℤ ∧ − 1 + 2 ⁢ D ∈ ℤ ∧ 1 + 2 ⁢ D ∈ ℤ → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ↔ − 1 + 2 ⁢ D ≤ y 2 − D ⁢ z 2 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D
71 70 biimpar ⊢ y 2 − D ⁢ z 2 ∈ ℤ ∧ − 1 + 2 ⁢ D ∈ ℤ ∧ 1 + 2 ⁢ D ∈ ℤ ∧ − 1 + 2 ⁢ D ≤ y 2 − D ⁢ z 2 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≤ 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D
72 37 51 50 69 71 syl31anc ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ D ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D
73 22 23 25 72 syl12anc ⊢ D ∈ ℕ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D
74 73 adantlr ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D
75 simprl ⊢ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0
76 75 ad2antll ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0
77 eldifsn ⊢ y 2 − D ⁢ z 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 ↔ y 2 − D ⁢ z 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0
78 74 76 77 sylanbrc ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0
79 21 78 eqeltrd ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0
80 79 ex ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0
81 80 exlimdvv ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → ∃ y ∃ z a = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0
82 5 81 biimtrid ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0
83 82 imp ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0
84 1 4 83 fiphp3d ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → ∃ x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ
85 eldif ⊢ x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 ↔ x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∧ ¬ x ∈ 0
86 elfzelz ⊢ x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D → x ∈ ℤ
87 simp2 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ ¬ x ∈ 0 → x ∈ ℤ
88 velsn ⊢ x ∈ 0 ↔ x = 0
89 88 biimpri ⊢ x = 0 → x ∈ 0
90 89 necon3bi ⊢ ¬ x ∈ 0 → x ≠ 0
91 90 3ad2ant3 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ ¬ x ∈ 0 → x ≠ 0
92 87 91 jca ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ ¬ x ∈ 0 → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0
93 92 3exp ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → x ∈ ℤ → ¬ x ∈ 0 → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0
94 86 93 syl5 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D → ¬ x ∈ 0 → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0
95 94 impd ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∧ ¬ x ∈ 0 → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0
96 85 95 biimtrid ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0
97 simp2l ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → x ∈ ℤ
98 simp2r ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → x ≠ 0
99 nnex ⊢ ℕ ∈ V
100 99 99 xpex ⊢ ℕ × ℕ ∈ V
101 opabssxp ⊢ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ⊆ ℕ × ℕ
102 ssdomg ⊢ ℕ × ℕ ∈ V → y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ⊆ ℕ × ℕ → y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≼ ℕ × ℕ
103 100 101 102 mp2 ⊢ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≼ ℕ × ℕ
104 xpnnen ⊢ ℕ × ℕ ≈ ℕ
105 domentr ⊢ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≼ ℕ × ℕ ∧ ℕ × ℕ ≈ ℕ → y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≼ ℕ
106 103 104 105 mp2an ⊢ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≼ ℕ
107 ensym ⊢ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → ℕ ≈ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x
108 107 3ad2ant3 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → ℕ ≈ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x
109 100 101 ssexi ⊢ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ∈ V
110 fveq2 ⊢ a = b → 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b
111 110 oveq1d ⊢ a = b → 1 st ⁡ a 2 = 1 st ⁡ b 2
112 fveq2 ⊢ a = b → 2 nd ⁡ a = 2 nd ⁡ b
113 112 oveq1d ⊢ a = b → 2 nd ⁡ a 2 = 2 nd ⁡ b 2
114 113 oveq2d ⊢ a = b → D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = D ⁢ 2 nd ⁡ b 2
115 111 114 oveq12d ⊢ a = b → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2
116 115 eqeq1d ⊢ a = b → 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ↔ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x
117 116 elrab ⊢ b ∈ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ↔ b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x
118 simprl ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x ∧ b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → b = y z
119 simprrl ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x ∧ b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ
120 fveq2 ⊢ b = y z → 1 st ⁡ b = 1 st ⁡ y z
121 120 oveq1d ⊢ b = y z → 1 st ⁡ b 2 = 1 st ⁡ y z 2
122 fveq2 ⊢ b = y z → 2 nd ⁡ b = 2 nd ⁡ y z
123 122 oveq1d ⊢ b = y z → 2 nd ⁡ b 2 = 2 nd ⁡ y z 2
124 123 oveq2d ⊢ b = y z → D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = D ⁢ 2 nd ⁡ y z 2
125 121 124 oveq12d ⊢ b = y z → 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = 1 st ⁡ y z 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ y z 2
126 125 19 eqtr2di ⊢ b = y z → y 2 − D ⁢ z 2 = 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2
127 126 ad2antrl ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x ∧ b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 = 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2
128 simplr ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x ∧ b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x
129 127 128 eqtrd ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x ∧ b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → y 2 − D ⁢ z 2 = x
130 118 119 129 jca32 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x ∧ b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
131 130 ex ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x → b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
132 131 2eximdv ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x → ∃ y ∃ z b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → ∃ y ∃ z b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
133 elopab ⊢ b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D ↔ ∃ y ∃ z b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D
134 elopab ⊢ b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ↔ ∃ y ∃ z b = y z ∧ y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
135 132 133 134 3imtr4g ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x → b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
136 135 expimpd ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 → 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x ∧ b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D → b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
137 136 ancomsd ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 → b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D ∧ 1 st ⁡ b 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ b 2 = x → b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
138 117 137 biimtrid ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 → b ∈ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x → b ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
139 138 ssrdv ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 → a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ⊆ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
140 139 3adant3 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ⊆ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
141 ssdomg ⊢ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ∈ V → a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ⊆ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x → a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≼ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
142 109 140 141 mpsyl ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≼ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
143 endomtr ⊢ ℕ ≈ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≼ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x → ℕ ≼ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
144 108 142 143 syl2anc ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → ℕ ≼ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x
145 sbth ⊢ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≼ ℕ ∧ ℕ ≼ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x → y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ
146 106 144 145 sylancr ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ
147 97 98 146 jca32 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ ∧ x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ
148 147 3exp ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 → a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ
149 96 148 syld ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 → a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ
150 149 impd ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 ∧ a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → x ∈ ℤ ∧ x ≠ 0 ∧ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ
151 150 reximdv2 ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → ∃ x ∈ − 1 + 2 ⁢ D … 1 + 2 ⁢ D ∖ 0 a ∈ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 ≠ 0 ∧ y 2 − D ⁢ z 2 < 1 + 2 ⁢ D | 1 st ⁡ a 2 − D ⁢ 2 nd ⁡ a 2 = x ≈ ℕ → ∃ x ∈ ℤ x ≠ 0 ∧ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ
152 84 151 mpd ⊢ D ∈ ℕ ∧ ¬ D ∈ ℚ → ∃ x ∈ ℤ x ≠ 0 ∧ y z | y ∈ ℕ ∧ z ∈ ℕ ∧ y 2 − D ⁢ z 2 = x ≈ ℕ