Theorem 2irrexpq 15841

Description: There exist real numbers a and b which are not rational such that ( a ^ b ) is rational. Statement in the Metamath book, section 1.1.5, footnote 27 on page 17, and the "constructive proof" for theorem 1.2 of [Bauer], p. 483. This is a constructive proof because it is based on two explicitly named non-rational numbers ( sqr ` 2 ) and ( 2 log_b 9 ), see sqrt2irr0 12861, 2logb9irr 15836 and sqrt2cxp2logb9e3 15840. Therefore, this proof is acceptable/usable in intuitionistic logic.

For a theorem which is the same but proves that a and b are irrational (in the sense of being apart from any rational number), see 2irrexpqap 15843. (Contributed by AV, 23-Dec-2022.)

Assertion

Ref	Expression
2irrexpq	|- E. a e. ( RR \ QQ ) E. b e. ( RR \ QQ ) ( a ^c b ) e. QQ

Distinct variable group:   a, b

Proof of Theorem 2irrexpq

Step	Hyp	Ref	Expression
1		sqrt2irr0 12861	. 2 |- ( sqr ` 2 ) e. ( RR \ QQ )
2		2logb9irr 15836	. 2 |- ( 2 logb 9 ) e. ( RR \ QQ )
3		sqrt2cxp2logb9e3 15840	. . 3 |- ( ( sqr ` 2 ) ^c ( 2 logb 9 ) ) = 3
4		3z 9606	. . . 4 |- 3 e. ZZ
5		zq 9958	. . . 4 |- ( 3 e. ZZ -> 3 e. QQ )
6	4, 5	ax-mp 5	. . 3 |- 3 e. QQ
7	3, 6	eqeltri 2305	. 2 |- ( ( sqr ` 2 ) ^c ( 2 logb 9 ) ) e. QQ
8		oveq1 6057	. . . 4 |- ( a = ( sqr ` 2 ) -> ( a ^c b ) = ( ( sqr ` 2 ) ^c b ) )
9	8	eleq1d 2301	. . 3 |- ( a = ( sqr ` 2 ) -> ( ( a ^c b ) e. QQ <-> ( ( sqr ` 2 ) ^c b ) e. QQ ) )
10		oveq2 6058	. . . 4 |- ( b = ( 2 logb 9 ) -> ( ( sqr ` 2 ) ^c b ) = ( ( sqr ` 2 ) ^c ( 2 logb 9 ) ) )
11	10	eleq1d 2301	. . 3 |- ( b = ( 2 logb 9 ) -> ( ( ( sqr ` 2 ) ^c b ) e. QQ <-> ( ( sqr ` 2 ) ^c ( 2 logb 9 ) ) e. QQ ) )
12	9, 11	rspc2ev 2936	. 2 |- ( ( ( sqr ` 2 ) e. ( RR \ QQ ) /\ ( 2 logb 9 ) e. ( RR \ QQ ) /\ ( ( sqr ` 2 ) ^c ( 2 logb 9 ) ) e. QQ ) -> E. a e. ( RR \ QQ ) E. b e. ( RR \ QQ ) ( a ^c b ) e. QQ )
13	1, 2, 7, 12	mp3an 1374	1 |- E. a e. ( RR \ QQ ) E. b e. ( RR \ QQ ) ( a ^c b ) e. QQ

Syntax hints:   = wceq 1398   e. wcel 2203   E.wrex 2521   \ cdif 3208   ` cfv 5352  (class class class)co 6050   RRcr 8126   2c2 9288   3c3 9289   9c9 9295   ZZcz 9577   QQcq 9951   sqrcsqrt 11681   ^c ccxp 15722   log_b clogb 15808

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2205  ax-14 2206  ax-ext 2214  ax-coll 4225  ax-sep 4228  ax-nul 4236  ax-pow 4287  ax-pr 4322  ax-un 4554  ax-setind 4659  ax-iinf 4710  ax-cnex 8218  ax-resscn 8219  ax-1cn 8220  ax-1re 8221  ax-icn 8222  ax-addcl 8223  ax-addrcl 8224  ax-mulcl 8225  ax-mulrcl 8226  ax-addcom 8227  ax-mulcom 8228  ax-addass 8229  ax-mulass 8230  ax-distr 8231  ax-i2m1 8232  ax-0lt1 8233  ax-1rid 8234  ax-0id 8235  ax-rnegex 8236  ax-precex 8237  ax-cnre 8238  ax-pre-ltirr 8239  ax-pre-ltwlin 8240  ax-pre-lttrn 8241  ax-pre-apti 8242  ax-pre-ltadd 8243  ax-pre-mulgt0 8244  ax-pre-mulext 8245  ax-arch 8246  ax-caucvg 8247  ax-pre-suploc 8248  ax-addf 8249  ax-mulf 8250

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 839  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2083  df-mo 2084  df-clab 2219  df-cleq 2225  df-clel 2228  df-nfc 2373  df-ne 2413  df-nel 2508  df-ral 2525  df-rex 2526  df-reu 2527  df-rmo 2528  df-rab 2529  df-v 2815  df-sbc 3043  df-csb 3139  df-dif 3213  df-un 3215  df-in 3217  df-ss 3224  df-nul 3509  df-if 3621  df-pw 3671  df-sn 3695  df-pr 3696  df-op 3698  df-uni 3915  df-int 3950  df-iun 3993  df-disj 4086  df-br 4110  df-opab 4172  df-mpt 4173  df-tr 4209  df-id 4414  df-po 4417  df-iso 4418  df-iord 4487  df-on 4489  df-ilim 4490  df-suc 4492  df-iom 4713  df-xp 4755  df-rel 4756  df-cnv 4757  df-co 4758  df-dm 4759  df-rn 4760  df-res 4761  df-ima 4762  df-iota 5312  df-fun 5354  df-fn 5355  df-f 5356  df-f1 5357  df-fo 5358  df-f1o 5359  df-fv 5360  df-isom 5361  df-riota 6003  df-ov 6053  df-oprab 6054  df-mpo 6055  df-of 6266  df-1st 6334  df-2nd 6335  df-recs 6536  df-irdg 6601  df-frec 6622  df-1o 6647  df-2o 6648  df-oadd 6651  df-er 6767  df-map 6884  df-pm 6885  df-en 6976  df-dom 6977  df-fin 6978  df-sup 7275  df-inf 7276  df-pnf 8310  df-mnf 8311  df-xr 8312  df-ltxr 8313  df-le 8314  df-sub 8446  df-neg 8447  df-reap 8849  df-ap 8856  df-div 8947  df-inn 9238  df-2 9296  df-3 9297  df-4 9298  df-5 9299  df-6 9300  df-7 9301  df-8 9302  df-9 9303  df-n0 9497  df-z 9578  df-uz 9854  df-q 9952  df-rp 9987  df-xneg 10105  df-xadd 10106  df-ioo 10225  df-ico 10227  df-icc 10228  df-fz 10343  df-fzo 10477  df-fl 10630  df-mod 10685  df-seqfrec 10810  df-exp 10901  df-fac 11088  df-bc 11110  df-ihash 11139  df-shft 11500  df-cj 11527  df-re 11528  df-im 11529  df-rsqrt 11683  df-abs 11684  df-clim 11964  df-sumdc 12039  df-ef 12334  df-e 12335  df-dvds 12474  df-gcd 12650  df-prm 12805  df-rest 13454  df-topgen 13473  df-psmet 14691  df-xmet 14692  df-met 14693  df-bl 14694  df-mopn 14695  df-top 14863  df-topon 14876  df-bases 14908  df-ntr 14961  df-cn 15053  df-cnp 15054  df-tx 15118  df-cncf 15436  df-limced 15521  df-dvap 15522  df-relog 15723  df-rpcxp 15724  df-logb 15809

This theorem is referenced by: (None)