En ℝ, x² = y² → x = y ∨ x = -y

Demostrar con Lean4 que en \(ℝ\),
\[x² = y² → x = y ∨ x = -y\]

Para ello, completar la siguiente teoría de Lean4:

1. Demostración en lenguaje natural

Usaremos los siguientes lemas
\begin{align}
&(∀ x ∈ ℝ)[x – x = 0] \tag{L1} \\
&(∀ x, y ∈ ℝ)[xy = 0 → x = 0 ∨ y = 0] \tag{L2} \\
&(∀ x, y ∈ ℝ)[x – y = 0 ↔ x = y] \tag{L3} \\
&(∀ x, y ∈ ℝ)[x + y = 0 → x = -y] \tag{L4}
\end{align}

Se tiene que
\begin{align}
(x – y)(x + y) &= x² – y² \\
&= y² – y² &&\text{[por la hipótesis]} \\
&= 0 &&\text{[por L1]}
\end{align}
y, por el lema L2, se tiene que
\[ x – y = 0 ∨ x + y = 0 \]

Acabaremos la demostración por casos.

Primer caso:
\begin{align}
x – y = 0 &⟹ x = y &&\text{[por L3]} \\
&⟹ x = y ∨ x = -y
\end{align}

Segundo caso:
\begin{align}
x + y = 0 &⟹ x = -y &&\text{[por L4]} \\
&⟹ x = y ∨ x = -y
\end{align}

2. Demostraciones con Lean4

Demostraciones interactivas

Se puede interactuar con las demostraciones anteriores en Lean 4 Web.

Referencias

3. Demostraciones con Isabelle/HOL

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