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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 ¬ D x x 0 y z | y z y 2 D z 2 = x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pellexlem4 D ¬ D y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D
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 ¬ D 1 + 2 D 1 + 2 D 0 Fin
5 elopab a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D y z a = y z y z 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 ¬ D a = y z y z 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 a = y z y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D y z
23 simpl D a = y z y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D D
24 simprr y z 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 a = y z y z 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 y
27 26 ad2antrr y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y
28 zsqcl y y 2
29 27 28 syl y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2
30 nnz D D
31 30 ad2antrl y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D D
32 simplr y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D z
33 32 nnzd y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D z
34 zsqcl z z 2
35 33 34 syl y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D z 2
36 31 35 zmulcld y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D D z 2
37 29 36 zsubcld y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2
38 1re 1
39 2re 2
40 nnre D D
41 40 ad2antrl y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D D
42 nnnn0 D D 0
43 42 ad2antrl y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D D 0
44 43 nn0ge0d y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D 0 D
45 41 44 resqrtcld y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D D
46 remulcl 2 D 2 D
47 39 45 46 sylancr y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D 2 D
48 readdcl 1 2 D 1 + 2 D
49 38 47 48 sylancr y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D 1 + 2 D
50 49 flcld y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D 1 + 2 D
51 50 znegcld y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D 1 + 2 D
52 37 zred y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2
53 50 zred y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D 1 + 2 D
54 nn0abscl y 2 D z 2 y 2 D z 2 0
55 37 54 syl y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2 0
56 55 nn0zd y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2
57 56 zred y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2
58 peano2re 1 + 2 D 1 + 2 D + 1
59 53 58 syl y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D 1 + 2 D + 1
60 simprr y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2 < 1 + 2 D
61 flltp1 1 + 2 D 1 + 2 D < 1 + 2 D + 1
62 49 61 syl y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D 1 + 2 D < 1 + 2 D + 1
63 57 49 59 60 62 lttrd y z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2 < 1 + 2 D + 1
64 zleltp1 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
65 56 50 64 syl2anc y z D 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 z D y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2 1 + 2 D
67 absle y 2 D z 2 1 + 2 D 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 1 + 2 D 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 z D 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 1 + 2 D 1 + 2 D 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 1 + 2 D 1 + 2 D 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 z D 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 a = y z y z 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 ¬ D a = y z y z 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 z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D y 2 D z 2 0
76 75 ad2antll D ¬ D a = y z y z 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 ¬ D a = y z y z 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 ¬ D a = y z y z 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 ¬ D a = y z y z 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 ¬ D y z a = y z y z 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 syl5bi D ¬ D a y z | y z 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 ¬ D a y z | y z 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 ¬ D x 1 + 2 D 1 + 2 D 0 a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D | 1 st a 2 D 2 nd a 2 = x
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
87 simp2 D ¬ D x ¬ x 0 x
88 velsn x 0 x = 0
89 88 biimpri x = 0 x 0
90 89 necon3bi ¬ x 0 x 0
91 90 3ad2ant3 D ¬ D x ¬ x 0 x 0
92 87 91 jca D ¬ D x ¬ x 0 x x 0
93 92 3exp D ¬ D x ¬ x 0 x x 0
94 86 93 syl5 D ¬ D x 1 + 2 D 1 + 2 D ¬ x 0 x x 0
95 94 impd D ¬ D x 1 + 2 D 1 + 2 D ¬ x 0 x x 0
96 85 95 syl5bi D ¬ D x 1 + 2 D 1 + 2 D 0 x x 0
97 simp2l D ¬ D x x 0 a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D | 1 st a 2 D 2 nd a 2 = x x
98 simp2r D ¬ D x x 0 a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D | 1 st a 2 D 2 nd a 2 = x x 0
99 nnex V
100 99 99 xpex × V
101 opabssxp y z | y z y 2 D z 2 = x ×
102 ssdomg × V y z | y z y 2 D z 2 = x × y z | y z y 2 D z 2 = x ×
103 100 101 102 mp2 y z | y z y 2 D z 2 = x ×
104 xpnnen ×
105 domentr y z | y z y 2 D z 2 = x × × y z | y z y 2 D z 2 = x
106 103 104 105 mp2an y z | y z y 2 D z 2 = x
107 ensym a y z | y z 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 z 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 ¬ D x x 0 a y z | y z 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 z 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 z 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 z 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 z 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 ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b = y z y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D b = y z
119 simprrl D ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b = y z y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D y z
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 ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b = y z y z 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 ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b = y z y z 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 ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b = y z y z 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 ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b = y z y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D b = y z y z y 2 D z 2 = x
131 130 ex D ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b = y z y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D b = y z y z y 2 D z 2 = x
132 131 2eximdv D ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x y z b = y z y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D y z b = y z y z y 2 D z 2 = x
133 elopab b y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D y z b = y z y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D
134 elopab b y z | y z y 2 D z 2 = x y z b = y z y z y 2 D z 2 = x
135 132 133 134 3imtr4g D ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D b y z | y z y 2 D z 2 = x
136 135 expimpd D ¬ D x x 0 1 st b 2 D 2 nd b 2 = x b y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D b y z | y z y 2 D z 2 = x
137 136 ancomsd D ¬ D x x 0 b y z | y z 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 z y 2 D z 2 = x
138 117 137 syl5bi D ¬ D x x 0 b a y z | y z 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 z y 2 D z 2 = x
139 138 ssrdv D ¬ D x x 0 a y z | y z 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 z y 2 D z 2 = x
140 139 3adant3 D ¬ D x x 0 a y z | y z 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 z 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 z y 2 D z 2 = x
141 ssdomg y z | y z y 2 D z 2 = x V a y z | y z 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 z y 2 D z 2 = x a y z | y z 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 z y 2 D z 2 = x
142 109 140 141 mpsyl D ¬ D x x 0 a y z | y z 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 z 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 z y 2 D z 2 = x
143 endomtr a y z | y z 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 z 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 z y 2 D z 2 = x y z | y z y 2 D z 2 = x
144 108 142 143 syl2anc D ¬ D x x 0 a y z | y z 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 z y 2 D z 2 = x
145 sbth y z | y z y 2 D z 2 = x y z | y z y 2 D z 2 = x y z | y z y 2 D z 2 = x
146 106 144 145 sylancr D ¬ D x x 0 a y z | y z 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 z y 2 D z 2 = x
147 97 98 146 jca32 D ¬ D x x 0 a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D | 1 st a 2 D 2 nd a 2 = x x x 0 y z | y z y 2 D z 2 = x
148 147 3exp D ¬ D x x 0 a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D | 1 st a 2 D 2 nd a 2 = x x x 0 y z | y z y 2 D z 2 = x
149 96 148 syld D ¬ D x 1 + 2 D 1 + 2 D 0 a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D | 1 st a 2 D 2 nd a 2 = x x x 0 y z | y z y 2 D z 2 = x
150 149 impd D ¬ D x 1 + 2 D 1 + 2 D 0 a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D | 1 st a 2 D 2 nd a 2 = x x x 0 y z | y z y 2 D z 2 = x
151 150 reximdv2 D ¬ D x 1 + 2 D 1 + 2 D 0 a y z | y z y 2 D z 2 0 y 2 D z 2 < 1 + 2 D | 1 st a 2 D 2 nd a 2 = x x x 0 y z | y z y 2 D z 2 = x
152 84 151 mpd D ¬ D x x 0 y z | y z y 2 D z 2 = x