Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  2sqr3nconstr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 2sqr3nconstr 33975
Description: Doubling the cube is an impossible construction, i.e. the cube root of 2 is not constructible with straightedge and compass. Given a cube of edge of length one, a cube of double volume would have an edge of length (2↑𝑐(1 / 3)), however that number is not constructible. This is the first part of Metamath 100 proof #8. Theorem 7.13 of [Stewart] p. 99. (Contributed by Thierry Arnoux and Saveliy Skresanov, 26-Oct-2025.)
Assertion
Ref Expression
2sqr3nconstr (2↑𝑐(1 / 3)) ∉ Constr

Proof of Theorem 2sqr3nconstr
StepHypRef Expression
1 eqid 2741 . . . 4 (deg1‘(ℂflds ℚ)) = (deg1‘(ℂflds ℚ))
2 eqid 2741 . . . 4 (ℂfld minPoly ℚ) = (ℂfld minPoly ℚ)
3 2cnd 12254 . . . . 5 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
4 3cn 12257 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
5 3ne0 12282 . . . . . . 7 3 ≠ 0
64, 5reccli 11880 . . . . . 6 (1 / 3) ∈ ℂ
76a1i 11 . . . . 5 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
83, 7cxpcld 26693 . . . 4 (⊤ → (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
9 eqidd 2742 . . . 4 (⊤ → ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))))
10 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 (ℂflds ℚ) = (ℂflds ℚ)
11 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 (-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
12 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))) = (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))
13 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 (Poly1‘(ℂflds ℚ)) = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
14 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
15 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 (var1‘(ℂflds ℚ)) = (var1‘(ℂflds ℚ))
16 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 ((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘2)) = ((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘2))
17 eqid 2741 . . . . . . . . . 10 (2↑𝑐(1 / 3)) = (2↑𝑐(1 / 3))
1810, 11, 12, 13, 14, 15, 1, 16, 17, 22sqr3minply 33974 . . . . . . . . 9 (((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘2)) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))) ∧ ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘2))) = 3)
1918simpli 485 . . . . . . . 8 ((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘2)) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))
2019fveq2i 6833 . . . . . . 7 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘2))) = ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))))
2118simpri 487 . . . . . . 7 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘2))) = 3
2220, 21eqtr3i 2766 . . . . . 6 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) = 3
23 3nn0 12450 . . . . . 6 3 ∈ ℕ0
2422, 23eqeltri 2837 . . . . 5 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) ∈ ℕ0
2524a1i 11 . . . 4 (⊤ → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) ∈ ℕ0)
2622a1i 11 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) = 3)
27 3z 12555 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℤ
28 iddvds 16233 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℤ → 3 ∥ 3)
2927, 28ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 3 ∥ 3
30 simpr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 = (2↑𝑛))
3129, 30breqtrid 5111 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 ∥ (2↑𝑛))
32 3prm 16658 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℙ
33 2prm 16656 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℙ
34 prmdvdsexpr 16682 . . . . . . . . . . 11 ((3 ∈ ℙ ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (3 ∥ (2↑𝑛) → 3 = 2))
3532, 33, 34mp3an12 1460 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ0 → (3 ∥ (2↑𝑛) → 3 = 2))
3635imp 408 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ (2↑𝑛)) → 3 = 2)
3731, 36syldan 598 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 = 2)
38 2re 12250 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℝ
39 2lt3 12343 . . . . . . . . . . 11 2 < 3
4038, 39gtneii 11254 . . . . . . . . . 10 3 ≠ 2
4140neii 2938 . . . . . . . . 9 ¬ 3 = 2
4241a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → ¬ 3 = 2)
4337, 42pm2.65da 823 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → ¬ 3 = (2↑𝑛))
4443neqned 2943 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → 3 ≠ (2↑𝑛))
4526, 44eqnetrd 3003 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) ≠ (2↑𝑛))
4645adantl 483 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) ≠ (2↑𝑛))
471, 2, 8, 9, 25, 46constrcon 33968 . . 3 (⊤ → ¬ (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ Constr)
4847mptru 1555 . 2 ¬ (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ Constr
4948nelir 3043 1 (2↑𝑐(1 / 3)) ∉ Constr
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 397   = wceq 1548  wtru 1549  wcel 2121  wne 2936  wnel 3040   class class class wbr 5074  cfv 6488  (class class class)co 7359  cc 11032  1c1 11035   / cdiv 11803  2c2 12231  3c3 12232  0cn0 12432  cz 12519  cq 12893  cexp 14018  cdvds 16216  cprime 16635  s cress 17195  -gcsg 18906  .gcmg 19038  mulGrpcmgp 20115  fldccnfld 21350  algSccascl 21830  var1cv1 22164  Poly1cpl1 22165  deg1cdg1 26040  𝑐ccxp 26540   minPoly cminply 33893  Constrcconstr 33923
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713  ax-rep 5201  ax-sep 5220  ax-nul 5230  ax-pow 5296  ax-pr 5364  ax-un 7681  ax-reg 9501  ax-inf2 9557  ax-ac2 10381  ax-cnex 11090  ax-resscn 11091  ax-1cn 11092  ax-icn 11093  ax-addcl 11094  ax-addrcl 11095  ax-mulcl 11096  ax-mulrcl 11097  ax-mulcom 11098  ax-addass 11099  ax-mulass 11100  ax-distr 11101  ax-i2m1 11102  ax-1ne0 11103  ax-1rid 11104  ax-rnegex 11105  ax-rrecex 11106  ax-cnre 11107  ax-pre-lttri 11108  ax-pre-lttrn 11109  ax-pre-ltadd 11110  ax-pre-mulgt0 11111  ax-pre-sup 11112  ax-addf 11113  ax-mulf 11114
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-3or 1094  df-3an 1095  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3066  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3394  df-v 3435  df-sbc 3725  df-csb 3833  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3904  df-nul 4264  df-if 4457  df-pw 4533  df-sn 4558  df-pr 4560  df-tp 4562  df-op 4564  df-uni 4841  df-int 4880  df-iun 4925  df-iin 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5156  df-tr 5182  df-id 5515  df-eprel 5520  df-po 5528  df-so 5529  df-fr 5573  df-se 5574  df-we 5575  df-xp 5626  df-rel 5627  df-cnv 5628  df-co 5629  df-dm 5630  df-rn 5631  df-res 5632  df-ima 5633  df-pred 6255  df-ord 6316  df-on 6317  df-lim 6318  df-suc 6319  df-iota 6444  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-isom 6497  df-riota 7316  df-ov 7362  df-oprab 7363  df-mpo 7364  df-of 7623  df-ofr 7624  df-rpss 7669  df-om 7810  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-supp 8103  df-tpos 8168  df-frecs 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-oadd 8403  df-er 8637  df-ec 8639  df-qs 8643  df-map 8769  df-pm 8770  df-ixp 8840  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-fsupp 9269  df-fi 9318  df-sup 9349  df-inf 9350  df-oi 9419  df-r1 9683  df-rank 9684  df-dju 9820  df-card 9858  df-acn 9861  df-ac 10033  df-pnf 11177  df-mnf 11178  df-xr 11179  df-ltxr 11180  df-le 11181  df-sub 11375  df-neg 11376  df-div 11804  df-nn 12170  df-2 12239  df-3 12240  df-4 12241  df-5 12242  df-6 12243  df-7 12244  df-8 12245  df-9 12246  df-n0 12433  df-xnn0 12506  df-z 12520  df-dec 12640  df-uz 12784  df-q 12894  df-rp 12938  df-xneg 13058  df-xadd 13059  df-xmul 13060  df-ioo 13297  df-ioc 13298  df-ico 13299  df-icc 13300  df-fz 13457  df-fzo 13604  df-fl 13746  df-mod 13824  df-seq 13959  df-exp 14019  df-fac 14231  df-bc 14260  df-hash 14288  df-word 14471  df-lsw 14520  df-concat 14528  df-s1 14554  df-substr 14599  df-pfx 14629  df-shft 15024  df-cj 15056  df-re 15057  df-im 15058  df-sqrt 15192  df-abs 15193  df-limsup 15428  df-clim 15445  df-rlim 15446  df-sum 15644  df-ef 16027  df-sin 16029  df-cos 16030  df-pi 16032  df-dvds 16217  df-gcd 16459  df-prm 16636  df-numer 16700  df-denom 16701  df-pc 16803  df-struct 17112  df-sets 17129  df-slot 17147  df-ndx 17159  df-base 17175  df-ress 17196  df-plusg 17228  df-mulr 17229  df-starv 17230  df-sca 17231  df-vsca 17232  df-ip 17233  df-tset 17234  df-ple 17235  df-ocomp 17236  df-ds 17237  df-unif 17238  df-hom 17239  df-cco 17240  df-rest 17380  df-topn 17381  df-0g 17399  df-gsum 17400  df-topgen 17401  df-pt 17402  df-prds 17405  df-pws 17407  df-xrs 17461  df-qtop 17466  df-imas 17467  df-qus 17468  df-xps 17469  df-mre 17543  df-mrc 17544  df-mri 17545  df-acs 17546  df-proset 18255  df-drs 18256  df-poset 18274  df-ipo 18489  df-chn 18567  df-mgm 18603  df-sgrp 18682  df-mnd 18698  df-mhm 18746  df-submnd 18747  df-grp 18907  df-minusg 18908  df-sbg 18909  df-mulg 19039  df-subg 19094  df-nsg 19095  df-eqg 19096  df-ghm 19183  df-gim 19228  df-cntz 19286  df-oppg 19315  df-lsm 19605  df-cmn 19751  df-abl 19752  df-mgp 20116  df-rng 20128  df-ur 20157  df-srg 20162  df-ring 20210  df-cring 20211  df-oppr 20311  df-dvdsr 20331  df-unit 20332  df-irred 20333  df-invr 20362  df-dvr 20375  df-rhm 20446  df-nzr 20488  df-subrng 20521  df-subrg 20545  df-rlreg 20669  df-domn 20670  df-idom 20671  df-drng 20706  df-field 20707  df-sdrg 20762  df-lmod 20855  df-lss 20925  df-lsp 20965  df-lmhm 21015  df-lmim 21016  df-lmic 21017  df-lbs 21068  df-lvec 21096  df-sra 21166  df-rgmod 21167  df-lidl 21204  df-rsp 21205  df-2idl 21246  df-lpidl 21318  df-lpir 21319  df-pid 21333  df-psmet 21342  df-xmet 21343  df-met 21344  df-bl 21345  df-mopn 21346  df-fbas 21347  df-fg 21348  df-cnfld 21351  df-dsmm 21710  df-frlm 21725  df-uvc 21761  df-lindf 21784  df-linds 21785  df-assa 21831  df-asp 21832  df-ascl 21833  df-psr 21887  df-mvr 21888  df-mpl 21889  df-opsr 21891  df-evls 22053  df-evl 22054  df-psr1 22168  df-vr1 22169  df-ply1 22170  df-coe1 22171  df-evls1 22304  df-evl1 22305  df-top 22880  df-topon 22897  df-topsp 22919  df-bases 22932  df-cld 23005  df-ntr 23006  df-cls 23007  df-nei 23084  df-lp 23122  df-perf 23123  df-cn 23213  df-cnp 23214  df-haus 23301  df-tx 23548  df-hmeo 23741  df-fil 23832  df-fm 23924  df-flim 23925  df-flf 23926  df-xms 24306  df-ms 24307  df-tms 24308  df-cncf 24866  df-limc 25854  df-dv 25855  df-mdeg 26041  df-deg1 26042  df-mon1 26117  df-uc1p 26118  df-q1p 26119  df-r1p 26120  df-ig1p 26121  df-log 26541  df-cxp 26542  df-fldgen 33397  df-mxidl 33545  df-dim 33794  df-fldext 33835  df-extdg 33836  df-irng 33878  df-minply 33894  df-constr 33924
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator