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 33919
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 2737 . . . 4 (deg1‘(ℂflds ℚ)) = (deg1‘(ℂflds ℚ))
2 eqid 2737 . . . 4 (ℂfld minPoly ℚ) = (ℂfld minPoly ℚ)
3 2cnd 12227 . . . . 5 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
4 3cn 12230 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
5 3ne0 12255 . . . . . . 7 3 ≠ 0
64, 5reccli 11875 . . . . . 6 (1 / 3) ∈ ℂ
76a1i 11 . . . . 5 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
83, 7cxpcld 26677 . . . 4 (⊤ → (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
9 eqidd 2738 . . . 4 (⊤ → ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))))
10 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (ℂflds ℚ) = (ℂflds ℚ)
11 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
12 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))) = (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))
13 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (Poly1‘(ℂflds ℚ)) = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
14 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
15 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (var1‘(ℂflds ℚ)) = (var1‘(ℂflds ℚ))
16 eqid 2737 . . . . . . . . . 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 2737 . . . . . . . . . 10 (2↑𝑐(1 / 3)) = (2↑𝑐(1 / 3))
1810, 11, 12, 13, 14, 15, 1, 16, 17, 22sqr3minply 33918 . . . . . . . . 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 483 . . . . . . . 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 6838 . . . . . . 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 485 . . . . . . 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 2762 . . . . . 6 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) = 3
23 3nn0 12423 . . . . . 6 3 ∈ ℕ0
2422, 23eqeltri 2833 . . . . 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 12528 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℤ
28 iddvds 16200 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℤ → 3 ∥ 3)
2927, 28ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 3 ∥ 3
30 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 = (2↑𝑛))
3129, 30breqtrid 5136 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 ∥ (2↑𝑛))
32 3prm 16625 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℙ
33 2prm 16623 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℙ
34 prmdvdsexpr 16648 . . . . . . . . . . 11 ((3 ∈ ℙ ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (3 ∥ (2↑𝑛) → 3 = 2))
3532, 33, 34mp3an12 1454 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ0 → (3 ∥ (2↑𝑛) → 3 = 2))
3635imp 406 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ (2↑𝑛)) → 3 = 2)
3731, 36syldan 592 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 = 2)
38 2re 12223 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℝ
39 2lt3 12316 . . . . . . . . . . 11 2 < 3
4038, 39gtneii 11249 . . . . . . . . . 10 3 ≠ 2
4140neii 2935 . . . . . . . . 9 ¬ 3 = 2
4241a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → ¬ 3 = 2)
4337, 42pm2.65da 817 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → ¬ 3 = (2↑𝑛))
4443neqned 2940 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → 3 ≠ (2↑𝑛))
4526, 44eqnetrd 3000 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) ≠ (2↑𝑛))
4645adantl 481 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) ≠ (2↑𝑛))
471, 2, 8, 9, 25, 46constrcon 33912 . . 3 (⊤ → ¬ (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ Constr)
4847mptru 1549 . 2 ¬ (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ Constr
4948nelir 3040 1 (2↑𝑐(1 / 3)) ∉ Constr
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395   = wceq 1542  wtru 1543  wcel 2114  wne 2933  wnel 3037   class class class wbr 5099  cfv 6493  (class class class)co 7360  cc 11028  1c1 11031   / cdiv 11798  2c2 12204  3c3 12205  0cn0 12405  cz 12492  cq 12865  cexp 13988  cdvds 16183  cprime 16602  s cress 17161  -gcsg 18869  .gcmg 19001  mulGrpcmgp 20079  fldccnfld 21313  algSccascl 21811  var1cv1 22120  Poly1cpl1 22121  deg1cdg1 26019  𝑐ccxp 26524   minPoly cminply 33837  Constrcconstr 33867
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-reg 9501  ax-inf2 9554  ax-ac2 10377  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108  ax-addf 11109  ax-mulf 11110
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-iin 4950  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-of 7624  df-ofr 7625  df-rpss 7670  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-supp 8105  df-tpos 8170  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  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 9680  df-rank 9681  df-dju 9817  df-card 9855  df-acn 9858  df-ac 10030  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-4 12214  df-5 12215  df-6 12216  df-7 12217  df-8 12218  df-9 12219  df-n0 12406  df-xnn0 12479  df-z 12493  df-dec 12612  df-uz 12756  df-q 12866  df-rp 12910  df-xneg 13030  df-xadd 13031  df-xmul 13032  df-ioo 13269  df-ioc 13270  df-ico 13271  df-icc 13272  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-fl 13716  df-mod 13794  df-seq 13929  df-exp 13989  df-fac 14201  df-bc 14230  df-hash 14258  df-word 14441  df-lsw 14490  df-concat 14498  df-s1 14524  df-substr 14569  df-pfx 14599  df-shft 14994  df-cj 15026  df-re 15027  df-im 15028  df-sqrt 15162  df-abs 15163  df-limsup 15398  df-clim 15415  df-rlim 15416  df-sum 15614  df-ef 15994  df-sin 15996  df-cos 15997  df-pi 15999  df-dvds 16184  df-gcd 16426  df-prm 16603  df-numer 16666  df-denom 16667  df-pc 16769  df-struct 17078  df-sets 17095  df-slot 17113  df-ndx 17125  df-base 17141  df-ress 17162  df-plusg 17194  df-mulr 17195  df-starv 17196  df-sca 17197  df-vsca 17198  df-ip 17199  df-tset 17200  df-ple 17201  df-ocomp 17202  df-ds 17203  df-unif 17204  df-hom 17205  df-cco 17206  df-rest 17346  df-topn 17347  df-0g 17365  df-gsum 17366  df-topgen 17367  df-pt 17368  df-prds 17371  df-pws 17373  df-xrs 17427  df-qtop 17432  df-imas 17433  df-qus 17434  df-xps 17435  df-mre 17509  df-mrc 17510  df-mri 17511  df-acs 17512  df-proset 18221  df-drs 18222  df-poset 18240  df-ipo 18455  df-chn 18533  df-mgm 18569  df-sgrp 18648  df-mnd 18664  df-mhm 18712  df-submnd 18713  df-grp 18870  df-minusg 18871  df-sbg 18872  df-mulg 19002  df-subg 19057  df-nsg 19058  df-eqg 19059  df-ghm 19146  df-gim 19192  df-cntz 19250  df-oppg 19279  df-lsm 19569  df-cmn 19715  df-abl 19716  df-mgp 20080  df-rng 20092  df-ur 20121  df-srg 20126  df-ring 20174  df-cring 20175  df-oppr 20277  df-dvdsr 20297  df-unit 20298  df-irred 20299  df-invr 20328  df-dvr 20341  df-rhm 20412  df-nzr 20450  df-subrng 20483  df-subrg 20507  df-rlreg 20631  df-domn 20632  df-idom 20633  df-drng 20668  df-field 20669  df-sdrg 20724  df-lmod 20817  df-lss 20887  df-lsp 20927  df-lmhm 20978  df-lmim 20979  df-lmic 20980  df-lbs 21031  df-lvec 21059  df-sra 21129  df-rgmod 21130  df-lidl 21167  df-rsp 21168  df-2idl 21209  df-lpidl 21281  df-lpir 21282  df-pid 21296  df-psmet 21305  df-xmet 21306  df-met 21307  df-bl 21308  df-mopn 21309  df-fbas 21310  df-fg 21311  df-cnfld 21314  df-dsmm 21691  df-frlm 21706  df-uvc 21742  df-lindf 21765  df-linds 21766  df-assa 21812  df-asp 21813  df-ascl 21814  df-psr 21869  df-mvr 21870  df-mpl 21871  df-opsr 21873  df-evls 22033  df-evl 22034  df-psr1 22124  df-vr1 22125  df-ply1 22126  df-coe1 22127  df-evls1 22263  df-evl1 22264  df-top 22842  df-topon 22859  df-topsp 22881  df-bases 22894  df-cld 22967  df-ntr 22968  df-cls 22969  df-nei 23046  df-lp 23084  df-perf 23085  df-cn 23175  df-cnp 23176  df-haus 23263  df-tx 23510  df-hmeo 23703  df-fil 23794  df-fm 23886  df-flim 23887  df-flf 23888  df-xms 24268  df-ms 24269  df-tms 24270  df-cncf 24831  df-limc 25827  df-dv 25828  df-mdeg 26020  df-deg1 26021  df-mon1 26096  df-uc1p 26097  df-q1p 26098  df-r1p 26099  df-ig1p 26100  df-log 26525  df-cxp 26526  df-fldgen 33374  df-mxidl 33522  df-dim 33737  df-fldext 33779  df-extdg 33780  df-irng 33822  df-minply 33838  df-constr 33868
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator