Theorem irrmulap 10001

Description: The product of an irrational with a nonzero rational is irrational. By irrational we mean apart from any rational number. For a similar theorem with not rational in place of irrational, see irrmul 10000. (Contributed by Jim Kingdon, 25-Aug-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
irrmulap.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
irrmulap.aq	⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ ℚ 𝐴 # 𝑞)
irrmulap.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℚ)
irrmulap.b0	⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ 0)
irrmulap.q	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℚ)

Assertion

Ref	Expression
irrmulap	⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) # 𝑄)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑞   𝐵,𝑞   𝑄,𝑞

Allowed substitution hint:   𝜑(𝑞)

Proof of Theorem irrmulap

Step	Hyp	Ref	Expression
1		breq2 4118	. . . 4 ⊢ (𝑞 = (𝑄 / 𝐵) → (𝐴 # 𝑞 ↔ 𝐴 # (𝑄 / 𝐵)))
2		irrmulap.aq	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ ℚ 𝐴 # 𝑞)
3		irrmulap.q	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℚ)
4		irrmulap.b	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℚ)
5		irrmulap.b0	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ 0)
6		qdivcl 9996	. . . . 5 ⊢ ((𝑄 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ≠ 0) → (𝑄 / 𝐵) ∈ ℚ)
7	3, 4, 5, 6	syl3anc 1274	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑄 / 𝐵) ∈ ℚ)
8	1, 2, 7	rspcdva 2928	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 # (𝑄 / 𝐵))
9		qcn 9987	. . . . 5 ⊢ ((𝑄 / 𝐵) ∈ ℚ → (𝑄 / 𝐵) ∈ ℂ)
10	7, 9	syl 14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑄 / 𝐵) ∈ ℂ)
11		irrmulap.a	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
12	11	recnd 8318	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
13		apsym 8898	. . . 4 ⊢ (((𝑄 / 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → ((𝑄 / 𝐵) # 𝐴 ↔ 𝐴 # (𝑄 / 𝐵)))
14	10, 12, 13	syl2anc 411	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 / 𝐵) # 𝐴 ↔ 𝐴 # (𝑄 / 𝐵)))
15	8, 14	mpbird 167	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑄 / 𝐵) # 𝐴)
16		qcn 9987	. . . . 5 ⊢ (𝑄 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ ℂ)
17	3, 16	syl 14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℂ)
18		qcn 9987	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ ℚ → 𝐵 ∈ ℂ)
19	4, 18	syl 14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
20		0z 9608	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℤ
21		zq 9979	. . . . . . 7 ⊢ (0 ∈ ℤ → 0 ∈ ℚ)
22	20, 21	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ ℚ
23		qapne 9992	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 ∈ ℚ ∧ 0 ∈ ℚ) → (𝐵 # 0 ↔ 𝐵 ≠ 0))
24	4, 22, 23	sylancl 413	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐵 # 0 ↔ 𝐵 ≠ 0))
25	5, 24	mpbird 167	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 # 0)
26	17, 19, 12, 25	apdivmuld 9107	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 / 𝐵) # 𝐴 ↔ (𝐵 · 𝐴) # 𝑄))
27	19, 12	mulcomd 8311	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐵 · 𝐴) = (𝐴 · 𝐵))
28	27	breq1d 4124	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 · 𝐴) # 𝑄 ↔ (𝐴 · 𝐵) # 𝑄))
29	26, 28	bitrd 188	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑄 / 𝐵) # 𝐴 ↔ (𝐴 · 𝐵) # 𝑄))
30	15, 29	mpbid 147	1 ⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐵) # 𝑄)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 105   ∈ wcel 2205   ≠ wne 2414  ∀wral 2522   class class class wbr 4114  (class class class)co 6058  ℂcc 8141  ℝcr 8142  0cc0 8143   · cmul 8148   # cap 8873   / cdiv 8966  ℤcz 9597  ℚcq 9972

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 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-sep 4233  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-mulrcl 8242  ax-addcom 8243  ax-mulcom 8244  ax-addass 8245  ax-mulass 8246  ax-distr 8247  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-1rid 8250  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-precex 8253  ax-cnre 8254  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-ltwlin 8256  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-apti 8258  ax-pre-ltadd 8259  ax-pre-mulgt0 8260  ax-pre-mulext 8261

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-id 4419  df-po 4422  df-iso 4423  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-fv 5365  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-1st 6347  df-2nd 6348  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-xr 8328  df-ltxr 8329  df-le 8330  df-sub 8463  df-neg 8464  df-reap 8867  df-ap 8874  df-div 8967  df-inn 9258  df-n0 9517  df-z 9598  df-q 9973

This theorem is referenced by: (None)