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

Theorem constrresqrtcl 33862
Description: If a positive real number 𝑋 is constructible, then, so is its square root. (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Nov-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
constrresqrtcl.1 (𝜑𝑋 ∈ Constr)
constrresqrtcl.2 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
constrresqrtcl.3 (𝜑 → 0 ≤ 𝑋)
Assertion
Ref Expression
constrresqrtcl (𝜑 → (√‘𝑋) ∈ Constr)

Proof of Theorem constrresqrtcl
StepHypRef Expression
1 0zd 12491 . . 3 (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
21zconstr 33849 . 2 (𝜑 → 0 ∈ Constr)
3 1zzd 12513 . . 3 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
43zconstr 33849 . 2 (𝜑 → 1 ∈ Constr)
5 iconstr 33851 . . . 4 i ∈ Constr
65a1i 11 . . 3 (𝜑 → i ∈ Constr)
7 constrresqrtcl.2 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
87recnd 11151 . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
9 1cnd 11118 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
108, 9subcld 11483 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 − 1) ∈ ℂ)
11 2cnd 12214 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
12 2ne0 12240 . . . . . 6 2 ≠ 0
1312a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ≠ 0)
1410, 11, 13divrecd 11911 . . . 4 (𝜑 → ((𝑋 − 1) / 2) = ((𝑋 − 1) · (1 / 2)))
158, 9negsubd 11489 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋 + -1) = (𝑋 − 1))
16 constrresqrtcl.1 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ Constr)
174constrnegcl 33848 . . . . . . 7 (𝜑 → -1 ∈ Constr)
1816, 17constraddcl 33847 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋 + -1) ∈ Constr)
1915, 18eqeltrrd 2834 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 − 1) ∈ Constr)
20 2z 12514 . . . . . . . 8 2 ∈ ℤ
2120a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 2 ∈ ℤ)
2221zconstr 33849 . . . . . 6 (𝜑 → 2 ∈ Constr)
2322, 13constrinvcl 33858 . . . . 5 (𝜑 → (1 / 2) ∈ Constr)
2419, 23constrmulcl 33856 . . . 4 (𝜑 → ((𝑋 − 1) · (1 / 2)) ∈ Constr)
2514, 24eqeltrd 2833 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 − 1) / 2) ∈ Constr)
266, 25constrmulcl 33856 . 2 (𝜑 → (i · ((𝑋 − 1) / 2)) ∈ Constr)
278, 9addcld 11142 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 + 1) ∈ ℂ)
2827, 11, 13divrecd 11911 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 + 1) / 2) = ((𝑋 + 1) · (1 / 2)))
2916, 4constraddcl 33847 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 + 1) ∈ Constr)
3029, 23constrmulcl 33856 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 + 1) · (1 / 2)) ∈ Constr)
3128, 30eqeltrd 2833 . 2 (𝜑 → ((𝑋 + 1) / 2) ∈ Constr)
32 constrresqrtcl.3 . . 3 (𝜑 → 0 ≤ 𝑋)
337, 32resqrtcld 15332 . 2 (𝜑 → (√‘𝑋) ∈ ℝ)
3433recnd 11151 . 2 (𝜑 → (√‘𝑋) ∈ ℂ)
359subid1d 11472 . . . . . 6 (𝜑 → (1 − 0) = 1)
3635, 9eqeltrd 2833 . . . . 5 (𝜑 → (1 − 0) ∈ ℂ)
3734, 36mulcld 11143 . . . 4 (𝜑 → ((√‘𝑋) · (1 − 0)) ∈ ℂ)
3837addlidd 11325 . . 3 (𝜑 → (0 + ((√‘𝑋) · (1 − 0))) = ((√‘𝑋) · (1 − 0)))
3935oveq2d 7371 . . 3 (𝜑 → ((√‘𝑋) · (1 − 0)) = ((√‘𝑋) · 1))
4034mulridd 11140 . . 3 (𝜑 → ((√‘𝑋) · 1) = (√‘𝑋))
4138, 39, 403eqtrrd 2773 . 2 (𝜑 → (√‘𝑋) = (0 + ((√‘𝑋) · (1 − 0))))
42 1red 11124 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
437, 42readdcld 11152 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 + 1) ∈ ℝ)
4443rehalfcld 12379 . . . 4 (𝜑 → ((𝑋 + 1) / 2) ∈ ℝ)
45 2rp 12901 . . . . . 6 2 ∈ ℝ+
4645a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℝ+)
47 0red 11126 . . . . . 6 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
487lep1d 12064 . . . . . 6 (𝜑𝑋 ≤ (𝑋 + 1))
4947, 7, 43, 32, 48letrd 11281 . . . . 5 (𝜑 → 0 ≤ (𝑋 + 1))
5043, 46, 49divge0d 12980 . . . 4 (𝜑 → 0 ≤ ((𝑋 + 1) / 2))
5144, 50absidd 15337 . . 3 (𝜑 → (abs‘((𝑋 + 1) / 2)) = ((𝑋 + 1) / 2))
5227halfcld 12377 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑋 + 1) / 2) ∈ ℂ)
5352subid1d 11472 . . . 4 (𝜑 → (((𝑋 + 1) / 2) − 0) = ((𝑋 + 1) / 2))
5453fveq2d 6835 . . 3 (𝜑 → (abs‘(((𝑋 + 1) / 2) − 0)) = (abs‘((𝑋 + 1) / 2)))
55 ax-icn 11076 . . . . . . . . 9 i ∈ ℂ
5655a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → i ∈ ℂ)
577, 42resubcld 11556 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋 − 1) ∈ ℝ)
5857rehalfcld 12379 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋 − 1) / 2) ∈ ℝ)
5958recnd 11151 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑋 − 1) / 2) ∈ ℂ)
6056, 59mulneg2d 11582 . . . . . . 7 (𝜑 → (i · -((𝑋 − 1) / 2)) = -(i · ((𝑋 − 1) / 2)))
6160oveq2d 7371 . . . . . 6 (𝜑 → ((√‘𝑋) + (i · -((𝑋 − 1) / 2))) = ((√‘𝑋) + -(i · ((𝑋 − 1) / 2))))
6226constrcn 33845 . . . . . . 7 (𝜑 → (i · ((𝑋 − 1) / 2)) ∈ ℂ)
6334, 62negsubd 11489 . . . . . 6 (𝜑 → ((√‘𝑋) + -(i · ((𝑋 − 1) / 2))) = ((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2))))
6461, 63eqtr2d 2769 . . . . 5 (𝜑 → ((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2))) = ((√‘𝑋) + (i · -((𝑋 − 1) / 2))))
6564fveq2d 6835 . . . 4 (𝜑 → (abs‘((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2)))) = (abs‘((√‘𝑋) + (i · -((𝑋 − 1) / 2)))))
6658renegcld 11555 . . . . 5 (𝜑 → -((𝑋 − 1) / 2) ∈ ℝ)
67 absreim 15207 . . . . 5 (((√‘𝑋) ∈ ℝ ∧ -((𝑋 − 1) / 2) ∈ ℝ) → (abs‘((√‘𝑋) + (i · -((𝑋 − 1) / 2)))) = (√‘(((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2))))
6833, 66, 67syl2anc 584 . . . 4 (𝜑 → (abs‘((√‘𝑋) + (i · -((𝑋 − 1) / 2)))) = (√‘(((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2))))
69 sq2 14111 . . . . . . . . . . 11 (2↑2) = 4
7069a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2↑2) = 4)
7170oveq2d 7371 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((4 · 𝑋) / (2↑2)) = ((4 · 𝑋) / 4))
72 4cn 12221 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
7372a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 4 ∈ ℂ)
7411, 13, 21expne0d 14066 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2↑2) ≠ 0)
7569, 74eqnetrrid 3004 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 4 ≠ 0)
768, 73, 75divcan3d 11913 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((4 · 𝑋) / 4) = 𝑋)
7771, 76eqtr2d 2769 . . . . . . . 8 (𝜑𝑋 = ((4 · 𝑋) / (2↑2)))
7810, 11, 13sqdivd 14073 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝑋 − 1) / 2)↑2) = (((𝑋 − 1)↑2) / (2↑2)))
7977, 78oveq12d 7373 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋 + (((𝑋 − 1) / 2)↑2)) = (((4 · 𝑋) / (2↑2)) + (((𝑋 − 1)↑2) / (2↑2))))
808sqsqrtd 15356 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((√‘𝑋)↑2) = 𝑋)
8159sqnegd 14030 . . . . . . . 8 (𝜑 → (-((𝑋 − 1) / 2)↑2) = (((𝑋 − 1) / 2)↑2))
8280, 81oveq12d 7373 . . . . . . 7 (𝜑 → (((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2)) = (𝑋 + (((𝑋 − 1) / 2)↑2)))
8327, 11, 13sqdivd 14073 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝑋 + 1) / 2)↑2) = (((𝑋 + 1)↑2) / (2↑2)))
8427sqcld 14058 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑋 + 1)↑2) ∈ ℂ)
8510sqcld 14058 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑋 − 1)↑2) ∈ ℂ)
8673, 8mulcld 11143 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (4 · 𝑋) ∈ ℂ)
878, 9binom2subadd 32749 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝑋 + 1)↑2) − ((𝑋 − 1)↑2)) = (4 · (𝑋 · 1)))
888mulridd 11140 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋 · 1) = 𝑋)
8988oveq2d 7371 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (4 · (𝑋 · 1)) = (4 · 𝑋))
9087, 89eqtrd 2768 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝑋 + 1)↑2) − ((𝑋 − 1)↑2)) = (4 · 𝑋))
91 subadd2 11375 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑋 + 1)↑2) ∈ ℂ ∧ ((𝑋 − 1)↑2) ∈ ℂ ∧ (4 · 𝑋) ∈ ℂ) → ((((𝑋 + 1)↑2) − ((𝑋 − 1)↑2)) = (4 · 𝑋) ↔ ((4 · 𝑋) + ((𝑋 − 1)↑2)) = ((𝑋 + 1)↑2)))
9291biimpa 476 . . . . . . . . . 10 (((((𝑋 + 1)↑2) ∈ ℂ ∧ ((𝑋 − 1)↑2) ∈ ℂ ∧ (4 · 𝑋) ∈ ℂ) ∧ (((𝑋 + 1)↑2) − ((𝑋 − 1)↑2)) = (4 · 𝑋)) → ((4 · 𝑋) + ((𝑋 − 1)↑2)) = ((𝑋 + 1)↑2))
9384, 85, 86, 90, 92syl31anc 1375 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((4 · 𝑋) + ((𝑋 − 1)↑2)) = ((𝑋 + 1)↑2))
9493oveq1d 7370 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((4 · 𝑋) + ((𝑋 − 1)↑2)) / (2↑2)) = (((𝑋 + 1)↑2) / (2↑2)))
9511sqcld 14058 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2↑2) ∈ ℂ)
9686, 85, 95, 74divdird 11946 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((4 · 𝑋) + ((𝑋 − 1)↑2)) / (2↑2)) = (((4 · 𝑋) / (2↑2)) + (((𝑋 − 1)↑2) / (2↑2))))
9783, 94, 963eqtr2d 2774 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝑋 + 1) / 2)↑2) = (((4 · 𝑋) / (2↑2)) + (((𝑋 − 1)↑2) / (2↑2))))
9879, 82, 973eqtr4d 2778 . . . . . 6 (𝜑 → (((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2)) = (((𝑋 + 1) / 2)↑2))
9998fveq2d 6835 . . . . 5 (𝜑 → (√‘(((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2))) = (√‘(((𝑋 + 1) / 2)↑2)))
10044, 50sqrtsqd 15334 . . . . 5 (𝜑 → (√‘(((𝑋 + 1) / 2)↑2)) = ((𝑋 + 1) / 2))
10199, 100eqtrd 2768 . . . 4 (𝜑 → (√‘(((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2))) = ((𝑋 + 1) / 2))
10265, 68, 1013eqtrd 2772 . . 3 (𝜑 → (abs‘((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2)))) = ((𝑋 + 1) / 2))
10351, 54, 1023eqtr4rd 2779 . 2 (𝜑 → (abs‘((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2)))) = (abs‘(((𝑋 + 1) / 2) − 0)))
1042, 4, 26, 31, 2, 33, 34, 41, 103constrlccl 33842 1 (𝜑 → (√‘𝑋) ∈ Constr)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  w3a 1086   = wceq 1541  wcel 2113  wne 2929   class class class wbr 5095  cfv 6489  (class class class)co 7355  cc 11015  cr 11016  0cc0 11017  1c1 11018  ici 11019   + caddc 11020   · cmul 11022  cle 11158  cmin 11355  -cneg 11356   / cdiv 11785  2c2 12191  4c4 12193  cz 12479  +crp 12896  cexp 13975  csqrt 15147  abscabs 15148  Constrcconstr 33814
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-inf2 9542  ax-cnex 11073  ax-resscn 11074  ax-1cn 11075  ax-icn 11076  ax-addcl 11077  ax-addrcl 11078  ax-mulcl 11079  ax-mulrcl 11080  ax-mulcom 11081  ax-addass 11082  ax-mulass 11083  ax-distr 11084  ax-i2m1 11085  ax-1ne0 11086  ax-1rid 11087  ax-rnegex 11088  ax-rrecex 11089  ax-cnre 11090  ax-pre-lttri 11091  ax-pre-lttrn 11092  ax-pre-ltadd 11093  ax-pre-mulgt0 11094  ax-pre-sup 11095  ax-addf 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 2882  df-ne 2930  df-nel 3034  df-ral 3049  df-rex 3058  df-rmo 3347  df-reu 3348  df-rab 3397  df-v 3439  df-sbc 3738  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4283  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-om 7806  df-1st 7930  df-2nd 7931  df-supp 8100  df-frecs 8220  df-wrecs 8251  df-recs 8300  df-rdg 8338  df-1o 8394  df-2o 8395  df-er 8631  df-map 8761  df-pm 8762  df-ixp 8832  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-fin 8883  df-fsupp 9257  df-fi 9306  df-sup 9337  df-inf 9338  df-oi 9407  df-card 9843  df-pnf 11159  df-mnf 11160  df-xr 11161  df-ltxr 11162  df-le 11163  df-sub 11357  df-neg 11358  df-div 11786  df-nn 12137  df-2 12199  df-3 12200  df-4 12201  df-5 12202  df-6 12203  df-7 12204  df-8 12205  df-9 12206  df-n0 12393  df-z 12480  df-dec 12599  df-uz 12743  df-q 12853  df-rp 12897  df-xneg 13017  df-xadd 13018  df-xmul 13019  df-ioo 13256  df-ioc 13257  df-ico 13258  df-icc 13259  df-fz 13415  df-fzo 13562  df-fl 13703  df-mod 13781  df-seq 13916  df-exp 13976  df-fac 14188  df-bc 14217  df-hash 14245  df-shft 14981  df-cj 15013  df-re 15014  df-im 15015  df-sqrt 15149  df-abs 15150  df-limsup 15385  df-clim 15402  df-rlim 15403  df-sum 15601  df-ef 15981  df-sin 15983  df-cos 15984  df-pi 15986  df-struct 17065  df-sets 17082  df-slot 17100  df-ndx 17112  df-base 17128  df-ress 17149  df-plusg 17181  df-mulr 17182  df-starv 17183  df-sca 17184  df-vsca 17185  df-ip 17186  df-tset 17187  df-ple 17188  df-ds 17190  df-unif 17191  df-hom 17192  df-cco 17193  df-rest 17333  df-topn 17334  df-0g 17352  df-gsum 17353  df-topgen 17354  df-pt 17355  df-prds 17358  df-xrs 17414  df-qtop 17419  df-imas 17420  df-xps 17422  df-mre 17496  df-mrc 17497  df-acs 17499  df-mgm 18556  df-sgrp 18635  df-mnd 18651  df-submnd 18700  df-mulg 18989  df-cntz 19237  df-cmn 19702  df-psmet 21292  df-xmet 21293  df-met 21294  df-bl 21295  df-mopn 21296  df-fbas 21297  df-fg 21298  df-cnfld 21301  df-top 22829  df-topon 22846  df-topsp 22868  df-bases 22881  df-cld 22954  df-ntr 22955  df-cls 22956  df-nei 23033  df-lp 23071  df-perf 23072  df-cn 23162  df-cnp 23163  df-haus 23250  df-tx 23497  df-hmeo 23690  df-fil 23781  df-fm 23873  df-flim 23874  df-flf 23875  df-xms 24255  df-ms 24256  df-tms 24257  df-cncf 24818  df-limc 25814  df-dv 25815  df-log 26512  df-constr 33815
This theorem is referenced by:  constrsqrtcl  33864
  Copyright terms: Public domain W3C validator