Theorem 2irrexpq 15518

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 (√‘2) and (2 log_b 9), see sqrt2irr0 12556, 2logb9irr 15513 and sqrt2cxp2logb9e3 15517. 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 15520. (Contributed by AV, 23-Dec-2022.)

Assertion

Ref	Expression
2irrexpq	⊢ ∃𝑎 ∈ (ℝ ∖ ℚ)∃𝑏 ∈ (ℝ ∖ ℚ)(𝑎↑𝑐𝑏) ∈ ℚ

Distinct variable group:   𝑎,𝑏

Proof of Theorem 2irrexpq

Step	Hyp	Ref	Expression
1		sqrt2irr0 12556	. 2 ⊢ (√‘2) ∈ (ℝ ∖ ℚ)
2		2logb9irr 15513	. 2 ⊢ (2 logb 9) ∈ (ℝ ∖ ℚ)
3		sqrt2cxp2logb9e3 15517	. . 3 ⊢ ((√‘2)↑𝑐(2 logb 9)) = 3
4		3z 9416	. . . 4 ⊢ 3 ∈ ℤ
5		zq 9762	. . . 4 ⊢ (3 ∈ ℤ → 3 ∈ ℚ)
6	4, 5	ax-mp 5	. . 3 ⊢ 3 ∈ ℚ
7	3, 6	eqeltri 2279	. 2 ⊢ ((√‘2)↑𝑐(2 logb 9)) ∈ ℚ
8		oveq1 5963	. . . 4 ⊢ (𝑎 = (√‘2) → (𝑎↑𝑐𝑏) = ((√‘2)↑𝑐𝑏))
9	8	eleq1d 2275	. . 3 ⊢ (𝑎 = (√‘2) → ((𝑎↑𝑐𝑏) ∈ ℚ ↔ ((√‘2)↑𝑐𝑏) ∈ ℚ))
10		oveq2 5964	. . . 4 ⊢ (𝑏 = (2 logb 9) → ((√‘2)↑𝑐𝑏) = ((√‘2)↑𝑐(2 logb 9)))
11	10	eleq1d 2275	. . 3 ⊢ (𝑏 = (2 logb 9) → (((√‘2)↑𝑐𝑏) ∈ ℚ ↔ ((√‘2)↑𝑐(2 logb 9)) ∈ ℚ))
12	9, 11	rspc2ev 2896	. 2 ⊢ (((√‘2) ∈ (ℝ ∖ ℚ) ∧ (2 logb 9) ∈ (ℝ ∖ ℚ) ∧ ((√‘2)↑𝑐(2 logb 9)) ∈ ℚ) → ∃𝑎 ∈ (ℝ ∖ ℚ)∃𝑏 ∈ (ℝ ∖ ℚ)(𝑎↑𝑐𝑏) ∈ ℚ)
13	1, 2, 7, 12	mp3an 1350	1 ⊢ ∃𝑎 ∈ (ℝ ∖ ℚ)∃𝑏 ∈ (ℝ ∖ ℚ)(𝑎↑𝑐𝑏) ∈ ℚ

Syntax hints:   = wceq 1373   ∈ wcel 2177  ∃wrex 2486   ∖ cdif 3167  ‘cfv 5279  (class class class)co 5956  ℝcr 7939  2c2 9102  3c3 9103  9c9 9109  ℤcz 9387  ℚcq 9755  √csqrt 11377  ↑_𝑐ccxp 15399   log_b clogb 15485

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 615  ax-in2 616  ax-io 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2179  ax-14 2180  ax-ext 2188  ax-coll 4166  ax-sep 4169  ax-nul 4177  ax-pow 4225  ax-pr 4260  ax-un 4487  ax-setind 4592  ax-iinf 4643  ax-cnex 8031  ax-resscn 8032  ax-1cn 8033  ax-1re 8034  ax-icn 8035  ax-addcl 8036  ax-addrcl 8037  ax-mulcl 8038  ax-mulrcl 8039  ax-addcom 8040  ax-mulcom 8041  ax-addass 8042  ax-mulass 8043  ax-distr 8044  ax-i2m1 8045  ax-0lt1 8046  ax-1rid 8047  ax-0id 8048  ax-rnegex 8049  ax-precex 8050  ax-cnre 8051  ax-pre-ltirr 8052  ax-pre-ltwlin 8053  ax-pre-lttrn 8054  ax-pre-apti 8055  ax-pre-ltadd 8056  ax-pre-mulgt0 8057  ax-pre-mulext 8058  ax-arch 8059  ax-caucvg 8060  ax-pre-suploc 8061  ax-addf 8062  ax-mulf 8063

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 833  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2193  df-cleq 2199  df-clel 2202  df-nfc 2338  df-ne 2378  df-nel 2473  df-ral 2490  df-rex 2491  df-reu 2492  df-rmo 2493  df-rab 2494  df-v 2775  df-sbc 3003  df-csb 3098  df-dif 3172  df-un 3174  df-in 3176  df-ss 3183  df-nul 3465  df-if 3576  df-pw 3622  df-sn 3643  df-pr 3644  df-op 3646  df-uni 3856  df-int 3891  df-iun 3934  df-disj 4027  df-br 4051  df-opab 4113  df-mpt 4114  df-tr 4150  df-id 4347  df-po 4350  df-iso 4351  df-iord 4420  df-on 4422  df-ilim 4423  df-suc 4425  df-iom 4646  df-xp 4688  df-rel 4689  df-cnv 4690  df-co 4691  df-dm 4692  df-rn 4693  df-res 4694  df-ima 4695  df-iota 5240  df-fun 5281  df-fn 5282  df-f 5283  df-f1 5284  df-fo 5285  df-f1o 5286  df-fv 5287  df-isom 5288  df-riota 5911  df-ov 5959  df-oprab 5960  df-mpo 5961  df-of 6170  df-1st 6238  df-2nd 6239  df-recs 6403  df-irdg 6468  df-frec 6489  df-1o 6514  df-2o 6515  df-oadd 6518  df-er 6632  df-map 6749  df-pm 6750  df-en 6840  df-dom 6841  df-fin 6842  df-sup 7100  df-inf 7101  df-pnf 8124  df-mnf 8125  df-xr 8126  df-ltxr 8127  df-le 8128  df-sub 8260  df-neg 8261  df-reap 8663  df-ap 8670  df-div 8761  df-inn 9052  df-2 9110  df-3 9111  df-4 9112  df-5 9113  df-6 9114  df-7 9115  df-8 9116  df-9 9117  df-n0 9311  df-z 9388  df-uz 9664  df-q 9756  df-rp 9791  df-xneg 9909  df-xadd 9910  df-ioo 10029  df-ico 10031  df-icc 10032  df-fz 10146  df-fzo 10280  df-fl 10430  df-mod 10485  df-seqfrec 10610  df-exp 10701  df-fac 10888  df-bc 10910  df-ihash 10938  df-shft 11196  df-cj 11223  df-re 11224  df-im 11225  df-rsqrt 11379  df-abs 11380  df-clim 11660  df-sumdc 11735  df-ef 12029  df-e 12030  df-dvds 12169  df-gcd 12345  df-prm 12500  df-rest 13143  df-topgen 13162  df-psmet 14375  df-xmet 14376  df-met 14377  df-bl 14378  df-mopn 14379  df-top 14540  df-topon 14553  df-bases 14585  df-ntr 14638  df-cn 14730  df-cnp 14731  df-tx 14795  df-cncf 15113  df-limced 15198  df-dvap 15199  df-relog 15400  df-rpcxp 15401  df-logb 15486

This theorem is referenced by: (None)