Theorem pellfundre 37965

Description: The fundamental solution of a Pell equation exists as a real number. (Contributed by Stefan O'Rear, 18-Sep-2014.)

Assertion

Ref	Expression
pellfundre	⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) ∈ ℝ)

Proof of Theorem pellfundre

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pellfundval 37964	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) = inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ))
2		ssrab2 3828	. . . 4 ⊢ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ (Pell14QR‘𝐷)
3		pell14qrre 37941	. . . . . 6 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → 𝑎 ∈ ℝ)
4	3	ex 449	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) → 𝑎 ∈ ℝ))
5	4	ssrdv 3750	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (Pell14QR‘𝐷) ⊆ ℝ)
6	2, 5	syl5ss 3755	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ ℝ)
7		pell1qrss14 37952	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (Pell1QR‘𝐷) ⊆ (Pell14QR‘𝐷))
8		pellqrex 37963	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑎 ∈ (Pell1QR‘𝐷)1 < 𝑎)
9		ssrexv 3808	. . . . 5 ⊢ ((Pell1QR‘𝐷) ⊆ (Pell14QR‘𝐷) → (∃𝑎 ∈ (Pell1QR‘𝐷)1 < 𝑎 → ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎))
10	7, 8, 9	sylc 65	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎)
11		rabn0 4101	. . . 4 ⊢ ({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅ ↔ ∃𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷)1 < 𝑎)
12	10, 11	sylibr 224	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅)
13		1re 10251	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℝ
14		breq2 4808	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑐 → (1 < 𝑎 ↔ 1 < 𝑐))
15	14	elrab 3504	. . . . . 6 ⊢ (𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ↔ (𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑐))
16		pell14qrre 37941	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → 𝑐 ∈ ℝ)
17		ltle 10338	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ 𝑐 ∈ ℝ) → (1 < 𝑐 → 1 ≤ 𝑐))
18	13, 16, 17	sylancr 698	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) ∧ 𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷)) → (1 < 𝑐 → 1 ≤ 𝑐))
19	18	expimpd 630	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ((𝑐 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∧ 1 < 𝑐) → 1 ≤ 𝑐))
20	15, 19	syl5bi 232	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} → 1 ≤ 𝑐))
21	20	ralrimiv 3103	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}1 ≤ 𝑐)
22		breq1 4807	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 1 → (𝑏 ≤ 𝑐 ↔ 1 ≤ 𝑐))
23	22	ralbidv 3124	. . . . 5 ⊢ (𝑏 = 1 → (∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐 ↔ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}1 ≤ 𝑐))
24	23	rspcev 3449	. . . 4 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}1 ≤ 𝑐) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐)
25	13, 21, 24	sylancr 698	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐)
26		infrecl 11217	. . 3 ⊢ (({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ⊆ ℝ ∧ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎} ≠ ∅ ∧ ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑐 ∈ {𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}𝑏 ≤ 𝑐) → inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
27	6, 12, 25, 26	syl3anc 1477	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → inf({𝑎 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∣ 1 < 𝑎}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
28	1, 27	eqeltrd 2839	1 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻NN) → (PellFund‘𝐷) ∈ ℝ)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   = wceq 1632   ∈ wcel 2139   ≠ wne 2932  ∀wral 3050  ∃wrex 3051  {crab 3054   ∖ cdif 3712   ⊆ wss 3715  ∅c0 4058   class class class wbr 4804  ‘cfv 6049  infcinf 8514  ℝcr 10147  1c1 10149   < clt 10286   ≤ cle 10287  ℕcn 11232  ◻_NNcsquarenn 37920  Pell1QRcpell1qr 37921  Pell14QRcpell14qr 37923  PellFundcpellfund 37924

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-inf2 8713  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225  ax-pre-sup 10226

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-om 7232  df-1st 7334  df-2nd 7335  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-1o 7730  df-oadd 7734  df-omul 7735  df-er 7913  df-map 8027  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-fin 8127  df-sup 8515  df-inf 8516  df-oi 8582  df-card 8975  df-acn 8978  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-div 10897  df-nn 11233  df-2 11291  df-3 11292  df-n0 11505  df-xnn0 11576  df-z 11590  df-uz 11900  df-q 12002  df-rp 12046  df-ico 12394  df-fz 12540  df-fl 12807  df-mod 12883  df-seq 13016  df-exp 13075  df-hash 13332  df-cj 14058  df-re 14059  df-im 14060  df-sqrt 14194  df-abs 14195  df-dvds 15203  df-gcd 15439  df-numer 15665  df-denom 15666  df-squarenn 37925  df-pell1qr 37926  df-pell14qr 37927  df-pell1234qr 37928  df-pellfund 37929

This theorem is referenced by:  pellfundgt1  37967  pellfundglb  37969  pellfundex  37970  pellfund14gap  37971  pellfundrp  37972  rmspecfund  37994