constrrecl - Mathbox for Thierry Arnoux

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Theorem constrrecl 34279

Description: Constructible numbers are closed under taking the real part. (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Nov-2025.)

**Hypothesis**
Ref	Expression
constrcjcl.1	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Constr)

**Assertion**
Ref	Expression
constrrecl	⊢ (𝜑 → (ℜ‘𝑋) ∈ Constr)

**Proof of Theorem constrrecl**
Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpr 490	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 ∈ ℝ) → 𝑋 ∈ ℝ)
2	1	rered 15311	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑋) = 𝑋)
3		constrcjcl.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Constr)
4	3	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 ∈ ℝ) → 𝑋 ∈ Constr)
5	2, 4	eqeltrd 2860	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑋) ∈ Constr)
6		0zd 12627	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
7	6	zconstr 34274	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ Constr)
8	7	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → 0 ∈ Constr)
9		1zzd 12649	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
10	9	zconstr 34274	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ Constr)
11	10	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → 1 ∈ Constr)
12	3	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → 𝑋 ∈ Constr)
13	3	constrcjcl 34278	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∗‘𝑋) ∈ Constr)
14	13	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (∗‘𝑋) ∈ Constr)
15	3	constrcn 34270	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
16	15	recld 15281	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℜ‘𝑋) ∈ ℝ)
17	16	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑋) ∈ ℝ)
18		halfre 12481	. . . 4 ⊢ (1 / 2) ∈ ℝ
19	18	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (1 / 2) ∈ ℝ)
20	16	recnd 11261	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℜ‘𝑋) ∈ ℂ)
21	20	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑋) ∈ ℂ)
22		1cnd 11226	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
23	22	subid1d 11582	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (1 − 0) = 1)
24	23, 22	eqeltrd 2860	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (1 − 0) ∈ ℂ)
25	20, 24	mulcld 11253	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((ℜ‘𝑋) · (1 − 0)) ∈ ℂ)
26	25	addlidd 11435	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0 + ((ℜ‘𝑋) · (1 − 0))) = ((ℜ‘𝑋) · (1 − 0)))
27	23	oveq2d 7429	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((ℜ‘𝑋) · (1 − 0)) = ((ℜ‘𝑋) · 1))
28	20	mulridd 11250	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((ℜ‘𝑋) · 1) = (ℜ‘𝑋))
29	26, 27, 28	3eqtrrd 2800	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℜ‘𝑋) = (0 + ((ℜ‘𝑋) · (1 − 0))))
30	29	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑋) = (0 + ((ℜ‘𝑋) · (1 − 0))))
31	15	cjcld 15283	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (∗‘𝑋) ∈ ℂ)
32	15, 31	addcld 11252	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑋 + (∗‘𝑋)) ∈ ℂ)
33		2cnd 12343	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
34		2ne0 12371	. . . . . . 7 ⊢ 2 ≠ 0
35	34	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ≠ 0)
36	32, 33, 35	divrec2d 12019	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 + (∗‘𝑋)) / 2) = ((1 / 2) · (𝑋 + (∗‘𝑋))))
37		reval 15193	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ ℂ → (ℜ‘𝑋) = ((𝑋 + (∗‘𝑋)) / 2))
38	15, 37	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (ℜ‘𝑋) = ((𝑋 + (∗‘𝑋)) / 2))
39	18	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℝ)
40	39	recnd 11261	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℂ)
41	40, 31, 15	subdid 11694	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((1 / 2) · ((∗‘𝑋) − 𝑋)) = (((1 / 2) · (∗‘𝑋)) − ((1 / 2) · 𝑋)))
42	41	oveq2d 7429	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑋 + ((1 / 2) · ((∗‘𝑋) − 𝑋))) = (𝑋 + (((1 / 2) · (∗‘𝑋)) − ((1 / 2) · 𝑋))))
43	40, 15	mulcld 11253	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((1 / 2) · 𝑋) ∈ ℂ)
44	40, 31	mulcld 11253	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((1 / 2) · (∗‘𝑋)) ∈ ℂ)
45	15, 43, 44	subadd23d 11615	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 − ((1 / 2) · 𝑋)) + ((1 / 2) · (∗‘𝑋))) = (𝑋 + (((1 / 2) · (∗‘𝑋)) − ((1 / 2) · 𝑋))))
46	22, 40, 15	subdird 11695	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((1 − (1 / 2)) · 𝑋) = ((1 · 𝑋) − ((1 / 2) · 𝑋)))
47		1mhlfehlf 12487	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (1 − (1 / 2)) = (1 / 2)
48	47	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (1 − (1 / 2)) = (1 / 2))
49	48	oveq1d 7428	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((1 − (1 / 2)) · 𝑋) = ((1 / 2) · 𝑋))
50	15	mullidd 11251	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (1 · 𝑋) = 𝑋)
51	50	oveq1d 7428	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((1 · 𝑋) − ((1 / 2) · 𝑋)) = (𝑋 − ((1 / 2) · 𝑋)))
52	46, 49, 51	3eqtr3rd 2804	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑋 − ((1 / 2) · 𝑋)) = ((1 / 2) · 𝑋))
53	52	oveq1d 7428	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 − ((1 / 2) · 𝑋)) + ((1 / 2) · (∗‘𝑋))) = (((1 / 2) · 𝑋) + ((1 / 2) · (∗‘𝑋))))
54	40, 15, 31	adddid 11257	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((1 / 2) · (𝑋 + (∗‘𝑋))) = (((1 / 2) · 𝑋) + ((1 / 2) · (∗‘𝑋))))
55	53, 54	eqtr4d 2798	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 − ((1 / 2) · 𝑋)) + ((1 / 2) · (∗‘𝑋))) = ((1 / 2) · (𝑋 + (∗‘𝑋))))
56	42, 45, 55	3eqtr2d 2801	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑋 + ((1 / 2) · ((∗‘𝑋) − 𝑋))) = ((1 / 2) · (𝑋 + (∗‘𝑋))))
57	36, 38, 56	3eqtr4d 2805	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℜ‘𝑋) = (𝑋 + ((1 / 2) · ((∗‘𝑋) − 𝑋))))
58	57	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑋) = (𝑋 + ((1 / 2) · ((∗‘𝑋) − 𝑋))))
59	23	fveq2d 6882	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (∗‘(1 − 0)) = (∗‘1))
60		1red 11233	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
61	60	cjred 15313	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (∗‘1) = 1)
62	59, 61	eqtrd 2795	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (∗‘(1 − 0)) = 1)
63	62	oveq1d 7428	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((∗‘(1 − 0)) · ((∗‘𝑋) − 𝑋)) = (1 · ((∗‘𝑋) − 𝑋)))
64	31, 15	subcld 11593	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((∗‘𝑋) − 𝑋) ∈ ℂ)
65	64	mullidd 11251	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (1 · ((∗‘𝑋) − 𝑋)) = ((∗‘𝑋) − 𝑋))
66	63, 65	eqtrd 2795	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((∗‘(1 − 0)) · ((∗‘𝑋) − 𝑋)) = ((∗‘𝑋) − 𝑋))
67	66	fveq2d 6882	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (ℑ‘((∗‘(1 − 0)) · ((∗‘𝑋) − 𝑋))) = (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)))
68	67	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℑ‘((∗‘(1 − 0)) · ((∗‘𝑋) − 𝑋))) = (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)))
69	15	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → 𝑋 ∈ ℂ)
70		imval2 15238	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑋 ∈ ℂ → (ℑ‘𝑋) = ((𝑋 − (∗‘𝑋)) / (2 · i)))
71	15, 70	syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (ℑ‘𝑋) = ((𝑋 − (∗‘𝑋)) / (2 · i)))
72	71	adantr 486	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (ℑ‘𝑋) = ((𝑋 − (∗‘𝑋)) / (2 · i)))
73	15, 31	subcld 11593	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝑋 − (∗‘𝑋)) ∈ ℂ)
74	73	adantr 486	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (𝑋 − (∗‘𝑋)) ∈ ℂ)
75	64	adantr 486	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → ((∗‘𝑋) − 𝑋) ∈ ℂ)
76	75	imnegd 15297	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (ℑ‘-((∗‘𝑋) − 𝑋)) = -(ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)))
77	31	adantr 486	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (∗‘𝑋) ∈ ℂ)
78	77, 69	negsubdi2d 11609	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → -((∗‘𝑋) − 𝑋) = (𝑋 − (∗‘𝑋)))
79	78	fveq2d 6882	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (ℑ‘-((∗‘𝑋) − 𝑋)) = (ℑ‘(𝑋 − (∗‘𝑋))))
80		simpr 490	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0)
81	80	negeqd 11475	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → -(ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = -0)
82	76, 79, 81	3eqtr3d 2803	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (ℑ‘(𝑋 − (∗‘𝑋))) = -0)
83		neg0 11528	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ -0 = 0
84	82, 83	eqtrdi 2811	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (ℑ‘(𝑋 − (∗‘𝑋))) = 0)
85	74, 84	reim0bd 15287	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (𝑋 − (∗‘𝑋)) ∈ ℝ)
86		cjth 15190	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑋 ∈ ℂ → ((𝑋 + (∗‘𝑋)) ∈ ℝ ∧ (i · (𝑋 − (∗‘𝑋))) ∈ ℝ))
87	15, 86	syl 18	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 + (∗‘𝑋)) ∈ ℝ ∧ (i · (𝑋 − (∗‘𝑋))) ∈ ℝ))
88	87	simprd 501	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (i · (𝑋 − (∗‘𝑋))) ∈ ℝ)
89	88	adantr 486	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (i · (𝑋 − (∗‘𝑋))) ∈ ℝ)
90		rimul 12233	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑋 − (∗‘𝑋)) ∈ ℝ ∧ (i · (𝑋 − (∗‘𝑋))) ∈ ℝ) → (𝑋 − (∗‘𝑋)) = 0)
91	85, 89, 90	syl2anc 596	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (𝑋 − (∗‘𝑋)) = 0)
92	91	oveq1d 7428	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → ((𝑋 − (∗‘𝑋)) / (2 · i)) = (0 / (2 · i)))
93		ax-icn 11183	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ i ∈ ℂ
94	93	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → i ∈ ℂ)
95	33, 94	mulcld 11253	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (2 · i) ∈ ℂ)
96	95	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (2 · i) ∈ ℂ)
97		ine0 11673	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ i ≠ 0
98	97	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → i ≠ 0)
99	33, 94, 35, 98	mulne0d 11890	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (2 · i) ≠ 0)
100	99	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (2 · i) ≠ 0)
101	96, 100	div0d 12014	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (0 / (2 · i)) = 0)
102	72, 92, 101	3eqtrd 2799	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → (ℑ‘𝑋) = 0)
103	69, 102	reim0bd 15287	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0) → 𝑋 ∈ ℝ)
104	103	ex 418	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) = 0 → 𝑋 ∈ ℝ))
105	104	necon3bd 2969	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (¬ 𝑋 ∈ ℝ → (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) ≠ 0))
106	105	imp 412	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℑ‘((∗‘𝑋) − 𝑋)) ≠ 0)
107	68, 106	eqnetrd 3022	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℑ‘((∗‘(1 − 0)) · ((∗‘𝑋) − 𝑋))) ≠ 0)
108	8, 11, 12, 14, 17, 19, 21, 30, 58, 107	constrllcl 34266	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ ℝ) → (ℜ‘𝑋) ∈ Constr)
109	5, 108	pm2.61dan 825	1 ⊢ (𝜑 → (ℜ‘𝑋) ∈ Constr)

Colors of variables: wff setvar class

This proof depends on syntax axioms: ¬ wn 3 → wi 4 ∧ wa 401 = wceq 1570 ∈ wcel 2145 ≠ wne 2955 ‘cfv 6533 (class class class)co 7413 ℂcc 11122 ℝcr 11123 0cc0 11124 1c1 11125 ici 11126 + caddc 11127 · cmul 11129 − cmin 11465 -cneg 11466 / cdiv 11895 2c2 12319 ∗ccj 15183 ℜcre 15184 ℑcim 15185 Constrcconstr 34239

This proof depends on axioms: ax-mp 5 ax-1 6 ax-2 7 ax-3 8 ax-gen 1828 ax-4 1842 ax-5 1943 ax-6 2000 ax-7 2041 ax-8 2147 ax-9 2155 ax-10 2178 ax-11 2194 ax-12 2213 ax-ext 2732 ax-rep 5232 ax-sep 5251 ax-nul 5263 ax-pow 5330 ax-pr 5398 ax-un 7736 ax-cnex 11180 ax-resscn 11181 ax-1cn 11182 ax-icn 11183 ax-addcl 11184 ax-addrcl 11185 ax-mulcl 11186 ax-mulrcl 11187 ax-mulcom 11188 ax-addass 11189 ax-mulass 11190 ax-distr 11191 ax-i2m1 11192 ax-1ne0 11193 ax-1rid 11194 ax-rnegex 11195 ax-rrecex 11196 ax-cnre 11197 ax-pre-lttri 11198 ax-pre-lttrn 11199 ax-pre-ltadd 11200 ax-pre-mulgt0 11201

This proof depends on definitions: df-bi 210 df-an 402 df-or 862 df-3or 1104 df-3an 1105 df-tru 1573 df-fal 1583 df-ex 1813 df-nf 1817 df-sb 2100 df-mo 2564 df-eu 2594 df-clab 2739 df-cleq 2752 df-clel 2835 df-nfc 2909 df-ne 2956 df-nel 3062 df-ral 3077 df-rex 3087 df-rmo 3365 df-reu 3366 df-rab 3413 df-v 3452 df-sbc 3740 df-csb 3848 df-dif 3902 df-un 3904 df-in 3906 df-ss 3916 df-pss 3919 df-nul 4280 df-if 4483 df-pw 4559 df-sn 4585 df-pr 4587 df-tp 4589 df-op 4591 df-uni 4868 df-iun 4953 df-br 5104 df-opab 5168 df-mpt 5187 df-tr 5213 df-id 5550 df-eprel 5555 df-po 5563 df-so 5564 df-fr 5608 df-we 5610 df-xp 5661 df-rel 5662 df-cnv 5663 df-co 5664 df-dm 5665 df-rn 5666 df-res 5667 df-ima 5668 df-pred 6299 df-ord 6360 df-on 6361 df-lim 6362 df-suc 6363 df-iota 6489 df-fun 6535 df-fn 6536 df-f 6537 df-f1 6538 df-fo 6539 df-f1o 6540 df-fv 6541 df-riota 7370 df-ov 7416 df-oprab 7417 df-mpo 7418 df-om 7863 df-2nd 7987 df-frecs 8280 df-wrecs 8311 df-recs 8360 df-rdg 8399 df-1o 8455 df-2o 8456 df-er 8696 df-en 8953 df-dom 8954 df-sdom 8955 df-fin 8956 df-pnf 11269 df-mnf 11270 df-xr 11271 df-ltxr 11272 df-le 11273 df-sub 11467 df-neg 11468 df-div 11896 df-nn 12258 df-2 12327 df-n0 12529 df-z 12616 df-cj 15186 df-re 15187 df-im 15188 df-abs 15323 df-constr 34240

This theorem is used by: constrimcl 34280 constrmulcl 34281

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