\label и \ref работают неправильно, \ref набраны?

Question

Я работаю в bookклассе документа. Я использую команду \labelи, \refно \refкоманды не дают ожидаемого результата. Я делюсь примером кода.

\documentclass{book}
\usepackage{amsmath, amsthm, amssymb, amsfonts}
\begin{document}
\mainmatter
\chapter{Introduction}
\begin{equation}\label{pyth}
c^2 = a^2 + b^2
\end{equation}
\ref{pyth} is a Pythagorean theorem
\end{document}

и его набранный файл

Пожалуйста, помогите.