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 33784
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 2730 . . . 4 (deg1‘(ℂflds ℚ)) = (deg1‘(ℂflds ℚ))
2 eqid 2730 . . . 4 (ℂfld minPoly ℚ) = (ℂfld minPoly ℚ)
3 2cnd 12195 . . . . 5 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
4 3cn 12198 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
5 3ne0 12223 . . . . . . 7 3 ≠ 0
64, 5reccli 11843 . . . . . 6 (1 / 3) ∈ ℂ
76a1i 11 . . . . 5 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
83, 7cxpcld 26637 . . . 4 (⊤ → (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
9 eqidd 2731 . . . 4 (⊤ → ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3))))
10 eqid 2730 . . . . . . . . . 10 (ℂflds ℚ) = (ℂflds ℚ)
11 eqid 2730 . . . . . . . . . 10 (-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (-g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
12 eqid 2730 . . . . . . . . . 10 (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))) = (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))
13 eqid 2730 . . . . . . . . . 10 (Poly1‘(ℂflds ℚ)) = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
14 eqid 2730 . . . . . . . . . 10 (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
15 eqid 2730 . . . . . . . . . 10 (var1‘(ℂflds ℚ)) = (var1‘(ℂflds ℚ))
16 eqid 2730 . . . . . . . . . 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 2730 . . . . . . . . . 10 (2↑𝑐(1 / 3)) = (2↑𝑐(1 / 3))
1810, 11, 12, 13, 14, 15, 1, 16, 17, 22sqr3minply 33783 . . . . . . . . 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 6820 . . . . . . 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 2755 . . . . . 6 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘(2↑𝑐(1 / 3)))) = 3
23 3nn0 12391 . . . . . 6 3 ∈ ℕ0
2422, 23eqeltri 2825 . . . . 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 12497 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℤ
28 iddvds 16172 . . . . . . . . . . 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 5126 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 ∥ (2↑𝑛))
32 3prm 16597 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℙ
33 2prm 16595 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℙ
34 prmdvdsexpr 16620 . . . . . . . . . . 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 12191 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℝ
39 2lt3 12284 . . . . . . . . . . 11 2 < 3
4038, 39gtneii 11217 . . . . . . . . . 10 3 ≠ 2
4140neii 2928 . . . . . . . . 9 ¬ 3 = 2
4241a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → ¬ 3 = 2)
4337, 42pm2.65da 816 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ0 → ¬ 3 = (2↑𝑛))
4443neqned 2933 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → 3 ≠ (2↑𝑛))
4526, 44eqnetrd 2993 . . . . 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 33777 . . 3 (⊤ → ¬ (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ Constr)
4847mptru 1548 . 2 ¬ (2↑𝑐(1 / 3)) ∈ Constr
4948nelir 3033 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 2110  wne 2926  wnel 3030   class class class wbr 5089  cfv 6477  (class class class)co 7341  cc 10996  1c1 10999   / cdiv 11766  2c2 12172  3c3 12173  0cn0 12373  cz 12460  cq 12838  cexp 13960  cdvds 16155  cprime 16574  s cress 17133  -gcsg 18840  .gcmg 18972  mulGrpcmgp 20051  fldccnfld 21284  algSccascl 21782  var1cv1 22081  Poly1cpl1 22082  deg1cdg1 25979  𝑐ccxp 26484   minPoly cminply 33702  Constrcconstr 33732
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 2112  ax-9 2120  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2179  ax-ext 2702  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7663  ax-reg 9473  ax-inf2 9526  ax-ac2 10346  ax-cnex 11054  ax-resscn 11055  ax-1cn 11056  ax-icn 11057  ax-addcl 11058  ax-addrcl 11059  ax-mulcl 11060  ax-mulrcl 11061  ax-mulcom 11062  ax-addass 11063  ax-mulass 11064  ax-distr 11065  ax-i2m1 11066  ax-1ne0 11067  ax-1rid 11068  ax-rnegex 11069  ax-rrecex 11070  ax-cnre 11071  ax-pre-lttri 11072  ax-pre-lttrn 11073  ax-pre-ltadd 11074  ax-pre-mulgt0 11075  ax-pre-sup 11076  ax-addf 11077  ax-mulf 11078
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 2067  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3394  df-v 3436  df-sbc 3740  df-csb 3849  df-dif 3903  df-un 3905  df-in 3907  df-ss 3917  df-pss 3920  df-nul 4282  df-if 4474  df-pw 4550  df-sn 4575  df-pr 4577  df-tp 4579  df-op 4581  df-uni 4858  df-int 4896  df-iun 4941  df-iin 4942  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-se 5568  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6244  df-ord 6305  df-on 6306  df-lim 6307  df-suc 6308  df-iota 6433  df-fun 6479  df-fn 6480  df-f 6481  df-f1 6482  df-fo 6483  df-f1o 6484  df-fv 6485  df-isom 6486  df-riota 7298  df-ov 7344  df-oprab 7345  df-mpo 7346  df-of 7605  df-ofr 7606  df-rpss 7651  df-om 7792  df-1st 7916  df-2nd 7917  df-supp 8086  df-tpos 8151  df-frecs 8206  df-wrecs 8237  df-recs 8286  df-rdg 8324  df-1o 8380  df-2o 8381  df-oadd 8384  df-er 8617  df-ec 8619  df-qs 8623  df-map 8747  df-pm 8748  df-ixp 8817  df-en 8865  df-dom 8866  df-sdom 8867  df-fin 8868  df-fsupp 9241  df-fi 9290  df-sup 9321  df-inf 9322  df-oi 9391  df-r1 9649  df-rank 9650  df-dju 9786  df-card 9824  df-acn 9827  df-ac 9999  df-pnf 11140  df-mnf 11141  df-xr 11142  df-ltxr 11143  df-le 11144  df-sub 11338  df-neg 11339  df-div 11767  df-nn 12118  df-2 12180  df-3 12181  df-4 12182  df-5 12183  df-6 12184  df-7 12185  df-8 12186  df-9 12187  df-n0 12374  df-xnn0 12447  df-z 12461  df-dec 12581  df-uz 12725  df-q 12839  df-rp 12883  df-xneg 13003  df-xadd 13004  df-xmul 13005  df-ioo 13241  df-ioc 13242  df-ico 13243  df-icc 13244  df-fz 13400  df-fzo 13547  df-fl 13688  df-mod 13766  df-seq 13901  df-exp 13961  df-fac 14173  df-bc 14202  df-hash 14230  df-word 14413  df-lsw 14462  df-concat 14470  df-s1 14496  df-substr 14541  df-pfx 14571  df-shft 14966  df-cj 14998  df-re 14999  df-im 15000  df-sqrt 15134  df-abs 15135  df-limsup 15370  df-clim 15387  df-rlim 15388  df-sum 15586  df-ef 15966  df-sin 15968  df-cos 15969  df-pi 15971  df-dvds 16156  df-gcd 16398  df-prm 16575  df-numer 16638  df-denom 16639  df-pc 16741  df-struct 17050  df-sets 17067  df-slot 17085  df-ndx 17097  df-base 17113  df-ress 17134  df-plusg 17166  df-mulr 17167  df-starv 17168  df-sca 17169  df-vsca 17170  df-ip 17171  df-tset 17172  df-ple 17173  df-ocomp 17174  df-ds 17175  df-unif 17176  df-hom 17177  df-cco 17178  df-rest 17318  df-topn 17319  df-0g 17337  df-gsum 17338  df-topgen 17339  df-pt 17340  df-prds 17343  df-pws 17345  df-xrs 17398  df-qtop 17403  df-imas 17404  df-qus 17405  df-xps 17406  df-mre 17480  df-mrc 17481  df-mri 17482  df-acs 17483  df-proset 18192  df-drs 18193  df-poset 18211  df-ipo 18426  df-chn 18504  df-mgm 18540  df-sgrp 18619  df-mnd 18635  df-mhm 18683  df-submnd 18684  df-grp 18841  df-minusg 18842  df-sbg 18843  df-mulg 18973  df-subg 19028  df-nsg 19029  df-eqg 19030  df-ghm 19118  df-gim 19164  df-cntz 19222  df-oppg 19251  df-lsm 19541  df-cmn 19687  df-abl 19688  df-mgp 20052  df-rng 20064  df-ur 20093  df-srg 20098  df-ring 20146  df-cring 20147  df-oppr 20248  df-dvdsr 20268  df-unit 20269  df-irred 20270  df-invr 20299  df-dvr 20312  df-rhm 20383  df-nzr 20421  df-subrng 20454  df-subrg 20478  df-rlreg 20602  df-domn 20603  df-idom 20604  df-drng 20639  df-field 20640  df-sdrg 20695  df-lmod 20788  df-lss 20858  df-lsp 20898  df-lmhm 20949  df-lmim 20950  df-lmic 20951  df-lbs 21002  df-lvec 21030  df-sra 21100  df-rgmod 21101  df-lidl 21138  df-rsp 21139  df-2idl 21180  df-lpidl 21252  df-lpir 21253  df-pid 21267  df-psmet 21276  df-xmet 21277  df-met 21278  df-bl 21279  df-mopn 21280  df-fbas 21281  df-fg 21282  df-cnfld 21285  df-dsmm 21662  df-frlm 21677  df-uvc 21713  df-lindf 21736  df-linds 21737  df-assa 21783  df-asp 21784  df-ascl 21785  df-psr 21839  df-mvr 21840  df-mpl 21841  df-opsr 21843  df-evls 22002  df-evl 22003  df-psr1 22085  df-vr1 22086  df-ply1 22087  df-coe1 22088  df-evls1 22223  df-evl1 22224  df-top 22802  df-topon 22819  df-topsp 22841  df-bases 22854  df-cld 22927  df-ntr 22928  df-cls 22929  df-nei 23006  df-lp 23044  df-perf 23045  df-cn 23135  df-cnp 23136  df-haus 23223  df-tx 23470  df-hmeo 23663  df-fil 23754  df-fm 23846  df-flim 23847  df-flf 23848  df-xms 24228  df-ms 24229  df-tms 24230  df-cncf 24791  df-limc 25787  df-dv 25788  df-mdeg 25980  df-deg1 25981  df-mon1 26056  df-uc1p 26057  df-q1p 26058  df-r1p 26059  df-ig1p 26060  df-log 26485  df-cxp 26486  df-fldgen 33267  df-mxidl 33415  df-dim 33602  df-fldext 33644  df-extdg 33645  df-irng 33687  df-minply 33703  df-constr 33733
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator