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Theorem rmxyadd

Description: Addition formula for X and Y sequences. See rmxadd and rmyadd for most uses. (Contributed by Stefan O'Rear, 22-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion rmxyadd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∧ A Y rm M + N = A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A ∈ ℤ ≥ 2
2 zaddcl ⊢ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → M + N ∈ ℤ
3 2 3adant1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → M + N ∈ ℤ
4 rmxyval ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M + N ∈ ℤ → A X rm M + N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M + N = A + A 2 − 1 M + N
5 1 3 4 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M + N = A + A 2 − 1 M + N
6 eluzelz ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A ∈ ℤ
7 6 3ad2ant1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A ∈ ℤ
8 7 zcnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A ∈ ℂ
9 zq ⊢ A ∈ ℤ → A ∈ ℚ
10 qsqcl ⊢ A ∈ ℚ → A 2 ∈ ℚ
11 7 9 10 3syl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 ∈ ℚ
12 zssq ⊢ ℤ ⊆ ℚ
13 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
14 12 13 sselii ⊢ 1 ∈ ℚ
15 14 a1i ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → 1 ∈ ℚ
16 qsubcl ⊢ A 2 ∈ ℚ ∧ 1 ∈ ℚ → A 2 − 1 ∈ ℚ
17 11 15 16 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ∈ ℚ
18 qcn ⊢ A 2 − 1 ∈ ℚ → A 2 − 1 ∈ ℂ
19 17 18 syl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ∈ ℂ
20 19 sqrtcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ∈ ℂ
21 8 20 addcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A + A 2 − 1 ∈ ℂ
22 rmbaserp ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A + A 2 − 1 ∈ ℝ +
23 22 rpne0d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A + A 2 − 1 ≠ 0
24 23 3ad2ant1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A + A 2 − 1 ≠ 0
25 simp2 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → M ∈ ℤ
26 simp3 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → N ∈ ℤ
27 expaddz ⊢ A + A 2 − 1 ∈ ℂ ∧ A + A 2 − 1 ≠ 0 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A + A 2 − 1 M + N = A + A 2 − 1 M ⁢ A + A 2 − 1 N
28 21 24 25 26 27 syl22anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A + A 2 − 1 M + N = A + A 2 − 1 M ⁢ A + A 2 − 1 N
29 frmx ⊢ X rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℕ 0
30 29 a1i ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → X rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℕ 0
31 30 1 25 fovcdmd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ∈ ℕ 0
32 31 nn0cnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ∈ ℂ
33 frmy ⊢ Y rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℤ
34 33 a1i ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → Y rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℤ
35 34 1 25 fovcdmd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm M ∈ ℤ
36 35 zcnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm M ∈ ℂ
37 20 36 mulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ∈ ℂ
38 30 1 26 fovcdmd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℕ 0
39 38 nn0cnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℂ
40 34 1 26 fovcdmd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N ∈ ℤ
41 40 zcnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N ∈ ℂ
42 20 41 mulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℂ
43 32 37 39 42 muladdd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M + A X rm M ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M
44 rmxyval ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ → A X rm M + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A + A 2 − 1 M
45 1 25 44 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A + A 2 − 1 M
46 rmxyval ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm N = A + A 2 − 1 N
47 1 26 46 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm N = A + A 2 − 1 N
48 45 47 oveq12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm N = A + A 2 − 1 M ⁢ A + A 2 − 1 N
49 43 48 eqtr3d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M + A X rm M ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A + A 2 − 1 M ⁢ A + A 2 − 1 N
50 20 41 20 36 mul4d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A 2 − 1 ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ⁢ A Y rm M
51 19 msqsqrtd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A 2 − 1 = A 2 − 1
52 41 36 mulcomd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N ⁢ A Y rm M = A Y rm M ⁢ A Y rm N
53 51 52 oveq12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ⁢ A Y rm M = A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N
54 50 53 eqtrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N
55 54 oveq2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N
56 32 20 41 mul12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm N = A 2 − 1 ⁢ A X rm M ⁢ A Y rm N
57 39 20 36 mul12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A 2 − 1 ⁢ A X rm N ⁢ A Y rm M
58 56 57 oveq12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A 2 − 1 ⁢ A X rm M ⁢ A Y rm N + A 2 − 1 ⁢ A X rm N ⁢ A Y rm M
59 32 41 mulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℂ
60 39 36 mulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ⁢ A Y rm M ∈ ℂ
61 20 59 60 adddid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A X rm M ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A Y rm M = A 2 − 1 ⁢ A X rm M ⁢ A Y rm N + A 2 − 1 ⁢ A X rm N ⁢ A Y rm M
62 59 60 addcomd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A Y rm M = A X rm N ⁢ A Y rm M + A X rm M ⁢ A Y rm N
63 39 36 mulcomd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ⁢ A Y rm M = A Y rm M ⁢ A X rm N
64 63 oveq1d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ⁢ A Y rm M + A X rm M ⁢ A Y rm N = A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
65 62 64 eqtrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A Y rm M = A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
66 65 oveq2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A X rm M ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A Y rm M = A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
67 58 61 66 3eqtr2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
68 55 67 oveq12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M + A X rm M ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm N + A X rm N ⁢ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
69 28 49 68 3eqtr2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A + A 2 − 1 M + N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
70 5 69 eqtrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M + N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
71 rmspecsqrtnq ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 → A 2 − 1 ∈ ℂ ∖ ℚ
72 71 3ad2ant1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ∈ ℂ ∖ ℚ
73 nn0ssq ⊢ ℕ 0 ⊆ ℚ
74 30 1 3 fovcdmd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + N ∈ ℕ 0
75 73 74 sselid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + N ∈ ℚ
76 34 1 3 fovcdmd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm M + N ∈ ℤ
77 12 76 sselid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm M + N ∈ ℚ
78 73 31 sselid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ∈ ℚ
79 73 38 sselid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℚ
80 qmulcl ⊢ A X rm M ∈ ℚ ∧ A X rm N ∈ ℚ → A X rm M ⁢ A X rm N ∈ ℚ
81 78 79 80 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A X rm N ∈ ℚ
82 12 35 sselid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm M ∈ ℚ
83 12 40 sselid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N ∈ ℚ
84 qmulcl ⊢ A Y rm M ∈ ℚ ∧ A Y rm N ∈ ℚ → A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
85 82 83 84 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
86 qmulcl ⊢ A 2 − 1 ∈ ℚ ∧ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ → A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
87 17 85 86 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
88 qaddcl ⊢ A X rm M ⁢ A X rm N ∈ ℚ ∧ A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ → A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
89 81 87 88 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
90 qmulcl ⊢ A Y rm M ∈ ℚ ∧ A X rm N ∈ ℚ → A Y rm M ⁢ A X rm N ∈ ℚ
91 82 79 90 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm M ⁢ A X rm N ∈ ℚ
92 qmulcl ⊢ A X rm M ∈ ℚ ∧ A Y rm N ∈ ℚ → A X rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
93 78 83 92 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
94 qaddcl ⊢ A Y rm M ⁢ A X rm N ∈ ℚ ∧ A X rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ → A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
95 91 93 94 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ
96 qirropth ⊢ A 2 − 1 ∈ ℂ ∖ ℚ ∧ A X rm M + N ∈ ℚ ∧ A Y rm M + N ∈ ℚ ∧ A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ ∧ A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N ∈ ℚ → A X rm M + N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M + N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N ↔ A X rm M + N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∧ A Y rm M + N = A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
97 72 75 77 89 95 96 syl122anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M + N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N ↔ A X rm M + N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∧ A Y rm M + N = A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N
98 70 97 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → A X rm M + N = A X rm M ⁢ A X rm N + A 2 − 1 ⁢ A Y rm M ⁢ A Y rm N ∧ A Y rm M + N = A Y rm M ⁢ A X rm N + A X rm M ⁢ A Y rm N