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 33805
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 2733 . . . 4 (deg1‘(ℂflds ℚ)) = (deg1‘(ℂflds ℚ))
2 eqid 2733 . . . 4 (ℂfld minPoly ℚ) = (ℂfld minPoly ℚ)
3 2cnd 12213 . . . . 5 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
4 3cn 12216 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
5 3ne0 12241 . . . . . . 7 3 ≠ 0
64, 5reccli 11861 . . . . . 6 (1 / 3) ∈ ℂ
76a1i 11 . . . . 5 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
83, 7cxpcld 26654 . . . 4 (⊤ → (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
9 eqidd 2734 . . . 4 (⊤ → ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))))
10 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 (ℂflds ℚ) = (ℂflds ℚ)
11 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 (-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
12 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))) = (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))
13 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 (Poly1‘(ℂflds ℚ)) = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
14 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
15 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 (var1‘(ℂflds ℚ)) = (var1‘(ℂflds ℚ))
16 eqid 2733 . . . . . . . . . 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 2733 . . . . . . . . . 10 (2↑𝑐(1 / 3)) = (2↑𝑐(1 / 3))
1810, 11, 12, 13, 14, 15, 1, 16, 17, 22sqr3minply 33804 . . . . . . . . 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 6834 . . . . . . 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 2758 . . . . . 6 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) = 3
23 3nn0 12409 . . . . . 6 3 ∈ ℕ0
2422, 23eqeltri 2829 . . . . 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 12515 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℤ
28 iddvds 16190 . . . . . . . . . . 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 5132 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 ∥ (2↑𝑛))
32 3prm 16615 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℙ
33 2prm 16613 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℙ
34 prmdvdsexpr 16638 . . . . . . . . . . 11 ((3 ∈ ℙ ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (3 ∥ (2↑𝑛) → 3 = 2))
3532, 33, 34mp3an12 1453 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ0 → (3 ∥ (2↑𝑛) → 3 = 2))
3635imp 406 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ (2↑𝑛)) → 3 = 2)
3731, 36syldan 591 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 = 2)
38 2re 12209 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℝ
39 2lt3 12302 . . . . . . . . . . 11 2 < 3
4038, 39gtneii 11235 . . . . . . . . . 10 3 ≠ 2
4140neii 2932 . . . . . . . . 9 ¬ 3 = 2
4241a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → ¬ 3 = 2)
4337, 42pm2.65da 816 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → ¬ 3 = (2↑𝑛))
4443neqned 2937 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → 3 ≠ (2↑𝑛))
4526, 44eqnetrd 2997 . . . . 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 33798 . . 3 (⊤ → ¬ (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ Constr)
4847mptru 1548 . 2 ¬ (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ Constr
4948nelir 3037 1 (2↑𝑐(1 / 3)) ∉ Constr
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395   = wceq 1541  wtru 1542  wcel 2113  wne 2930  wnel 3034   class class class wbr 5095  cfv 6489  (class class class)co 7355  cc 11014  1c1 11017   / cdiv 11784  2c2 12190  3c3 12191  0cn0 12391  cz 12478  cq 12856  cexp 13978  cdvds 16173  cprime 16592  s cress 17151  -gcsg 18858  .gcmg 18990  mulGrpcmgp 20068  fldccnfld 21301  algSccascl 21799  var1cv1 22098  Poly1cpl1 22099  deg1cdg1 25996  𝑐ccxp 26501   minPoly cminply 33723  Constrcconstr 33753
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2705  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7677  ax-reg 9488  ax-inf2 9541  ax-ac2 10364  ax-cnex 11072  ax-resscn 11073  ax-1cn 11074  ax-icn 11075  ax-addcl 11076  ax-addrcl 11077  ax-mulcl 11078  ax-mulrcl 11079  ax-mulcom 11080  ax-addass 11081  ax-mulass 11082  ax-distr 11083  ax-i2m1 11084  ax-1ne0 11085  ax-1rid 11086  ax-rnegex 11087  ax-rrecex 11088  ax-cnre 11089  ax-pre-lttri 11090  ax-pre-lttrn 11091  ax-pre-ltadd 11092  ax-pre-mulgt0 11093  ax-pre-sup 11094  ax-addf 11095  ax-mulf 11096
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2725  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2931  df-nel 3035  df-ral 3050  df-rex 3059  df-rmo 3348  df-reu 3349  df-rab 3398  df-v 3440  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-tp 4582  df-op 4584  df-uni 4861  df-int 4900  df-iun 4945  df-iin 4946  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-se 5575  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6256  df-ord 6317  df-on 6318  df-lim 6319  df-suc 6320  df-iota 6445  df-fun 6491  df-fn 6492  df-f 6493  df-f1 6494  df-fo 6495  df-f1o 6496  df-fv 6497  df-isom 6498  df-riota 7312  df-ov 7358  df-oprab 7359  df-mpo 7360  df-of 7619  df-ofr 7620  df-rpss 7665  df-om 7806  df-1st 7930  df-2nd 7931  df-supp 8100  df-tpos 8165  df-frecs 8220  df-wrecs 8251  df-recs 8300  df-rdg 8338  df-1o 8394  df-2o 8395  df-oadd 8398  df-er 8631  df-ec 8633  df-qs 8637  df-map 8761  df-pm 8762  df-ixp 8831  df-en 8879  df-dom 8880  df-sdom 8881  df-fin 8882  df-fsupp 9256  df-fi 9305  df-sup 9336  df-inf 9337  df-oi 9406  df-r1 9667  df-rank 9668  df-dju 9804  df-card 9842  df-acn 9845  df-ac 10017  df-pnf 11158  df-mnf 11159  df-xr 11160  df-ltxr 11161  df-le 11162  df-sub 11356  df-neg 11357  df-div 11785  df-nn 12136  df-2 12198  df-3 12199  df-4 12200  df-5 12201  df-6 12202  df-7 12203  df-8 12204  df-9 12205  df-n0 12392  df-xnn0 12465  df-z 12479  df-dec 12599  df-uz 12743  df-q 12857  df-rp 12901  df-xneg 13021  df-xadd 13022  df-xmul 13023  df-ioo 13259  df-ioc 13260  df-ico 13261  df-icc 13262  df-fz 13418  df-fzo 13565  df-fl 13706  df-mod 13784  df-seq 13919  df-exp 13979  df-fac 14191  df-bc 14220  df-hash 14248  df-word 14431  df-lsw 14480  df-concat 14488  df-s1 14514  df-substr 14559  df-pfx 14589  df-shft 14984  df-cj 15016  df-re 15017  df-im 15018  df-sqrt 15152  df-abs 15153  df-limsup 15388  df-clim 15405  df-rlim 15406  df-sum 15604  df-ef 15984  df-sin 15986  df-cos 15987  df-pi 15989  df-dvds 16174  df-gcd 16416  df-prm 16593  df-numer 16656  df-denom 16657  df-pc 16759  df-struct 17068  df-sets 17085  df-slot 17103  df-ndx 17115  df-base 17131  df-ress 17152  df-plusg 17184  df-mulr 17185  df-starv 17186  df-sca 17187  df-vsca 17188  df-ip 17189  df-tset 17190  df-ple 17191  df-ocomp 17192  df-ds 17193  df-unif 17194  df-hom 17195  df-cco 17196  df-rest 17336  df-topn 17337  df-0g 17355  df-gsum 17356  df-topgen 17357  df-pt 17358  df-prds 17361  df-pws 17363  df-xrs 17416  df-qtop 17421  df-imas 17422  df-qus 17423  df-xps 17424  df-mre 17498  df-mrc 17499  df-mri 17500  df-acs 17501  df-proset 18210  df-drs 18211  df-poset 18229  df-ipo 18444  df-chn 18522  df-mgm 18558  df-sgrp 18637  df-mnd 18653  df-mhm 18701  df-submnd 18702  df-grp 18859  df-minusg 18860  df-sbg 18861  df-mulg 18991  df-subg 19046  df-nsg 19047  df-eqg 19048  df-ghm 19135  df-gim 19181  df-cntz 19239  df-oppg 19268  df-lsm 19558  df-cmn 19704  df-abl 19705  df-mgp 20069  df-rng 20081  df-ur 20110  df-srg 20115  df-ring 20163  df-cring 20164  df-oppr 20265  df-dvdsr 20285  df-unit 20286  df-irred 20287  df-invr 20316  df-dvr 20329  df-rhm 20400  df-nzr 20438  df-subrng 20471  df-subrg 20495  df-rlreg 20619  df-domn 20620  df-idom 20621  df-drng 20656  df-field 20657  df-sdrg 20712  df-lmod 20805  df-lss 20875  df-lsp 20915  df-lmhm 20966  df-lmim 20967  df-lmic 20968  df-lbs 21019  df-lvec 21047  df-sra 21117  df-rgmod 21118  df-lidl 21155  df-rsp 21156  df-2idl 21197  df-lpidl 21269  df-lpir 21270  df-pid 21284  df-psmet 21293  df-xmet 21294  df-met 21295  df-bl 21296  df-mopn 21297  df-fbas 21298  df-fg 21299  df-cnfld 21302  df-dsmm 21679  df-frlm 21694  df-uvc 21730  df-lindf 21753  df-linds 21754  df-assa 21800  df-asp 21801  df-ascl 21802  df-psr 21856  df-mvr 21857  df-mpl 21858  df-opsr 21860  df-evls 22019  df-evl 22020  df-psr1 22102  df-vr1 22103  df-ply1 22104  df-coe1 22105  df-evls1 22240  df-evl1 22241  df-top 22819  df-topon 22836  df-topsp 22858  df-bases 22871  df-cld 22944  df-ntr 22945  df-cls 22946  df-nei 23023  df-lp 23061  df-perf 23062  df-cn 23152  df-cnp 23153  df-haus 23240  df-tx 23487  df-hmeo 23680  df-fil 23771  df-fm 23863  df-flim 23864  df-flf 23865  df-xms 24245  df-ms 24246  df-tms 24247  df-cncf 24808  df-limc 25804  df-dv 25805  df-mdeg 25997  df-deg1 25998  df-mon1 26073  df-uc1p 26074  df-q1p 26075  df-r1p 26076  df-ig1p 26077  df-log 26502  df-cxp 26503  df-fldgen 33288  df-mxidl 33436  df-dim 33623  df-fldext 33665  df-extdg 33666  df-irng 33708  df-minply 33724  df-constr 33754
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator