Theorem sqrtrirr 13005

Description: The square root of a nonnegative integer is either rational or irrational. (Contributed by Jim Kingdon, 24-Aug-2026.)

Assertion

Ref	Expression
sqrtrirr	|- ( A e. NN0 -> ( ( sqr ` A ) e. QQ \/ ( ( sqr ` A ) e. RR /\ A. q e. QQ ( sqr ` A ) # q ) ) )

Distinct variable group:   A, q

Proof of Theorem sqrtrirr

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nn0sqdcq 13004	. . 3 |- ( A e. NN0 -> DECID E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) )
2		exmiddc 848	. . 3 |- (DECID E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) -> ( E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) \/ -. E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) ) )
3	1, 2	syl 14	. 2 |- ( A e. NN0 -> ( E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) \/ -. E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) ) )
4		simprr 537	. . . . . . 7 |- ( ( A e. NN0 /\ ( q e. QQ /\ A = ( q ^ 2 ) ) ) -> A = ( q ^ 2 ) )
5	4	fveq2d 5699	. . . . . 6 |- ( ( A e. NN0 /\ ( q e. QQ /\ A = ( q ^ 2 ) ) ) -> ( sqr ` A ) = ( sqr ` ( q ^ 2 ) ) )
6		qre 10034	. . . . . . . 8 |- ( q e. QQ -> q e. RR )
7	6	ad2antrl 494	. . . . . . 7 |- ( ( A e. NN0 /\ ( q e. QQ /\ A = ( q ^ 2 ) ) ) -> q e. RR )
8	7	absred 11943	. . . . . 6 |- ( ( A e. NN0 /\ ( q e. QQ /\ A = ( q ^ 2 ) ) ) -> ( abs ` q ) = ( sqr ` ( q ^ 2 ) ) )
9	5, 8	eqtr4d 2274	. . . . 5 |- ( ( A e. NN0 /\ ( q e. QQ /\ A = ( q ^ 2 ) ) ) -> ( sqr ` A ) = ( abs ` q ) )
10		qabscl 11857	. . . . . 6 |- ( q e. QQ -> ( abs ` q ) e. QQ )
11	10	ad2antrl 494	. . . . 5 |- ( ( A e. NN0 /\ ( q e. QQ /\ A = ( q ^ 2 ) ) ) -> ( abs ` q ) e. QQ )
12	9, 11	eqeltrd 2315	. . . 4 |- ( ( A e. NN0 /\ ( q e. QQ /\ A = ( q ^ 2 ) ) ) -> ( sqr ` A ) e. QQ )
13	12	rexlimdvaa 2669	. . 3 |- ( A e. NN0 -> ( E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) -> ( sqr ` A ) e. QQ ) )
14		ralnex 2538	. . . 4 |- ( A. q e. QQ -. A = ( q ^ 2 ) <-> -. E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) )
15		simplr 533	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> -. A = ( q ^ 2 ) )
16	15	neqned 2427	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> A =/= ( q ^ 2 ) )
17		nn0z 9668	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( A e. NN0 -> A e. ZZ )
18		zq 10035	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( A e. ZZ -> A e. QQ )
19	17, 18	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A e. NN0 -> A e. QQ )
20	19	ad3antrrr 496	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> A e. QQ )
21		qsqcl 11061	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( q e. QQ -> ( q ^ 2 ) e. QQ )
22	21	ad3antlr 497	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> ( q ^ 2 ) e. QQ )
23		qapne 10048	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( A e. QQ /\ ( q ^ 2 ) e. QQ ) -> ( A # ( q ^ 2 ) <-> A =/= ( q ^ 2 ) ) )
24	20, 22, 23	syl2anc 415	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> ( A # ( q ^ 2 ) <-> A =/= ( q ^ 2 ) ) )
25	16, 24	mpbird 167	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> A # ( q ^ 2 ) )
26		nn0re 9576	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A e. NN0 -> A e. RR )
27		nn0ge0 9592	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A e. NN0 -> 0 <_ A )
28		resqrtth 11811	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( A e. RR /\ 0 <_ A ) -> ( ( sqr ` A ) ^ 2 ) = A )
29	26, 27, 28	syl2anc 415	. . . . . . . . . . . 12 |- ( A e. NN0 -> ( ( sqr ` A ) ^ 2 ) = A )
30	29	breq1d 4140	. . . . . . . . . . 11 |- ( A e. NN0 -> ( ( ( sqr ` A ) ^ 2 ) # ( q ^ 2 ) <-> A # ( q ^ 2 ) ) )
31	30	ad3antrrr 496	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> ( ( ( sqr ` A ) ^ 2 ) # ( q ^ 2 ) <-> A # ( q ^ 2 ) ) )
32	25, 31	mpbird 167	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> ( ( sqr ` A ) ^ 2 ) # ( q ^ 2 ) )
33	26, 27	resqrtcld 11944	. . . . . . . . . . 11 |- ( A e. NN0 -> ( sqr ` A ) e. RR )
34	33	ad3antrrr 496	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> ( sqr ` A ) e. RR )
35	26, 27	sqrtge0d 11947	. . . . . . . . . . 11 |- ( A e. NN0 -> 0 <_ ( sqr ` A ) )
36	35	ad3antrrr 496	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> 0 <_ ( sqr ` A ) )
37	6	ad3antlr 497	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> q e. RR )
38		simpr 110	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> 0 <_ q )
39		sq11ap 11158	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( sqr ` A ) e. RR /\ 0 <_ ( sqr ` A ) ) /\ ( q e. RR /\ 0 <_ q ) ) -> ( ( ( sqr ` A ) ^ 2 ) # ( q ^ 2 ) <-> ( sqr ` A ) # q ) )
40	34, 36, 37, 38, 39	syl22anc 1279	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> ( ( ( sqr ` A ) ^ 2 ) # ( q ^ 2 ) <-> ( sqr ` A ) # q ) )
41	32, 40	mpbid 147	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ 0 <_ q ) -> ( sqr ` A ) # q )
42	6	ad3antlr 497	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ q < 0 ) -> q e. RR )
43	33	ad3antrrr 496	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ q < 0 ) -> ( sqr ` A ) e. RR )
44		0red 8327	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ q < 0 ) -> 0 e. RR )
45		simpr 110	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ q < 0 ) -> q < 0 )
46	35	ad3antrrr 496	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ q < 0 ) -> 0 <_ ( sqr ` A ) )
47	42, 44, 43, 45, 46	ltletrd 8752	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ q < 0 ) -> q < ( sqr ` A ) )
48	42, 43, 47	gtapd 8967	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) /\ q < 0 ) -> ( sqr ` A ) # q )
49		0z 9659	. . . . . . . . . . 11 |- 0 e. ZZ
50		zq 10035	. . . . . . . . . . 11 |- ( 0 e. ZZ -> 0 e. QQ )
51	49, 50	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 |- 0 e. QQ
52		qlelttric 10687	. . . . . . . . . 10 |- ( ( 0 e. QQ /\ q e. QQ ) -> ( 0 <_ q \/ q < 0 ) )
53	51, 52	mpan 428	. . . . . . . . 9 |- ( q e. QQ -> ( 0 <_ q \/ q < 0 ) )
54	53	ad2antlr 493	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) -> ( 0 <_ q \/ q < 0 ) )
55	41, 48, 54	mpjaodan 810	. . . . . . 7 |- ( ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) /\ -. A = ( q ^ 2 ) ) -> ( sqr ` A ) # q )
56	55	ex 115	. . . . . 6 |- ( ( A e. NN0 /\ q e. QQ ) -> ( -. A = ( q ^ 2 ) -> ( sqr ` A ) # q ) )
57	56	ralimdva 2617	. . . . 5 |- ( A e. NN0 -> ( A. q e. QQ -. A = ( q ^ 2 ) -> A. q e. QQ ( sqr ` A ) # q ) )
58	57, 33	jctild 316	. . . 4 |- ( A e. NN0 -> ( A. q e. QQ -. A = ( q ^ 2 ) -> ( ( sqr ` A ) e. RR /\ A. q e. QQ ( sqr ` A ) # q ) ) )
59	14, 58	biimtrrid 153	. . 3 |- ( A e. NN0 -> ( -. E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) -> ( ( sqr ` A ) e. RR /\ A. q e. QQ ( sqr ` A ) # q ) ) )
60	13, 59	orim12d 798	. 2 |- ( A e. NN0 -> ( ( E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) \/ -. E. q e. QQ A = ( q ^ 2 ) ) -> ( ( sqr ` A ) e. QQ \/ ( ( sqr ` A ) e. RR /\ A. q e. QQ ( sqr ` A ) # q ) ) ) )
61	3, 60	mpd 13	1 |- ( A e. NN0 -> ( ( sqr ` A ) e. QQ \/ ( ( sqr ` A ) e. RR /\ A. q e. QQ ( sqr ` A ) # q ) ) )

This proof depends on syntax axioms:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 720  DECID wdc 846   = wceq 1402   e. wcel 2209   =/= wne 2420   A.wral 2528   E.wrex 2529   class class class wbr 4130   ` cfv 5377  (class class class)co 6085   RRcr 8178   0cc0 8179   < clt 8360   <_ cle 8361   # cap 8911   2c2 9357   NN0cn0 9567   ZZcz 9648   QQcq 10028   ^cexp 10988   sqrcsqrt 11776   abscabs 11777

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8270  ax-resscn 8271  ax-1cn 8272  ax-1re 8273  ax-icn 8274  ax-addcl 8275  ax-addrcl 8276  ax-mulcl 8277  ax-mulrcl 8278  ax-addcom 8279  ax-mulcom 8280  ax-addass 8281  ax-mulass 8282  ax-distr 8283  ax-i2m1 8284  ax-0lt1 8285  ax-1rid 8286  ax-0id 8287  ax-rnegex 8288  ax-precex 8289  ax-cnre 8290  ax-pre-ltirr 8291  ax-pre-ltwlin 8292  ax-pre-lttrn 8293  ax-pre-apti 8294  ax-pre-ltadd 8295  ax-pre-mulgt0 8296  ax-pre-mulext 8297  ax-arch 8298  ax-caucvg 8299

This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 843  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-frec 6662  df-sup 7324  df-pnf 8362  df-mnf 8363  df-xr 8364  df-ltxr 8365  df-le 8366  df-sub 8500  df-neg 8501  df-reap 8905  df-ap 8912  df-div 9005  df-inn 9307  df-2 9365  df-3 9366  df-4 9367  df-n0 9568  df-z 9649  df-uz 9931  df-q 10029  df-rp 10065  df-fz 10422  df-fzo 10560  df-fl 10715  df-mod 10773  df-seqfrec 10898  df-exp 10989  df-cj 11621  df-re 11622  df-im 11623  df-rsqrt 11778  df-abs 11779  df-dvds 12571  df-gcd 12747  df-numer 12979  df-denom 12980

This theorem is used by:  bposlem4  16212  bposlem5  16213