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 33934
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 12500 . . 3 (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
21zconstr 33921 . 2 (𝜑 → 0 ∈ Constr)
3 1zzd 12522 . . 3 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
43zconstr 33921 . 2 (𝜑 → 1 ∈ Constr)
5 iconstr 33923 . . . 4 i ∈ Constr
65a1i 11 . . 3 (𝜑 → i ∈ Constr)
7 constrresqrtcl.2 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
87recnd 11160 . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
9 1cnd 11127 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
108, 9subcld 11492 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 − 1) ∈ ℂ)
11 2cnd 12223 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
12 2ne0 12249 . . . . . 6 2 ≠ 0
1312a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ≠ 0)
1410, 11, 13divrecd 11920 . . . 4 (𝜑 → ((𝑋 − 1) / 2) = ((𝑋 − 1) · (1 / 2)))
158, 9negsubd 11498 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋 + -1) = (𝑋 − 1))
16 constrresqrtcl.1 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ Constr)
174constrnegcl 33920 . . . . . . 7 (𝜑 → -1 ∈ Constr)
1816, 17constraddcl 33919 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋 + -1) ∈ Constr)
1915, 18eqeltrrd 2837 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 − 1) ∈ Constr)
20 2z 12523 . . . . . . . 8 2 ∈ ℤ
2120a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 2 ∈ ℤ)
2221zconstr 33921 . . . . . 6 (𝜑 → 2 ∈ Constr)
2322, 13constrinvcl 33930 . . . . 5 (𝜑 → (1 / 2) ∈ Constr)
2419, 23constrmulcl 33928 . . . 4 (𝜑 → ((𝑋 − 1) · (1 / 2)) ∈ Constr)
2514, 24eqeltrd 2836 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 − 1) / 2) ∈ Constr)
266, 25constrmulcl 33928 . 2 (𝜑 → (i · ((𝑋 − 1) / 2)) ∈ Constr)
278, 9addcld 11151 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 + 1) ∈ ℂ)
2827, 11, 13divrecd 11920 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 + 1) / 2) = ((𝑋 + 1) · (1 / 2)))
2916, 4constraddcl 33919 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 + 1) ∈ Constr)
3029, 23constrmulcl 33928 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 + 1) · (1 / 2)) ∈ Constr)
3128, 30eqeltrd 2836 . 2 (𝜑 → ((𝑋 + 1) / 2) ∈ Constr)
32 constrresqrtcl.3 . . 3 (𝜑 → 0 ≤ 𝑋)
337, 32resqrtcld 15341 . 2 (𝜑 → (√‘𝑋) ∈ ℝ)
3433recnd 11160 . 2 (𝜑 → (√‘𝑋) ∈ ℂ)
359subid1d 11481 . . . . . 6 (𝜑 → (1 − 0) = 1)
3635, 9eqeltrd 2836 . . . . 5 (𝜑 → (1 − 0) ∈ ℂ)
3734, 36mulcld 11152 . . . 4 (𝜑 → ((√‘𝑋) · (1 − 0)) ∈ ℂ)
3837addlidd 11334 . . 3 (𝜑 → (0 + ((√‘𝑋) · (1 − 0))) = ((√‘𝑋) · (1 − 0)))
3935oveq2d 7374 . . 3 (𝜑 → ((√‘𝑋) · (1 − 0)) = ((√‘𝑋) · 1))
4034mulridd 11149 . . 3 (𝜑 → ((√‘𝑋) · 1) = (√‘𝑋))
4138, 39, 403eqtrrd 2776 . 2 (𝜑 → (√‘𝑋) = (0 + ((√‘𝑋) · (1 − 0))))
42 1red 11133 . . . . . 6 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
437, 42readdcld 11161 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 + 1) ∈ ℝ)
4443rehalfcld 12388 . . . 4 (𝜑 → ((𝑋 + 1) / 2) ∈ ℝ)
45 2rp 12910 . . . . . 6 2 ∈ ℝ+
4645a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℝ+)
47 0red 11135 . . . . . 6 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
487lep1d 12073 . . . . . 6 (𝜑𝑋 ≤ (𝑋 + 1))
4947, 7, 43, 32, 48letrd 11290 . . . . 5 (𝜑 → 0 ≤ (𝑋 + 1))
5043, 46, 49divge0d 12989 . . . 4 (𝜑 → 0 ≤ ((𝑋 + 1) / 2))
5144, 50absidd 15346 . . 3 (𝜑 → (abs‘((𝑋 + 1) / 2)) = ((𝑋 + 1) / 2))
5227halfcld 12386 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑋 + 1) / 2) ∈ ℂ)
5352subid1d 11481 . . . 4 (𝜑 → (((𝑋 + 1) / 2) − 0) = ((𝑋 + 1) / 2))
5453fveq2d 6838 . . 3 (𝜑 → (abs‘(((𝑋 + 1) / 2) − 0)) = (abs‘((𝑋 + 1) / 2)))
55 ax-icn 11085 . . . . . . . . 9 i ∈ ℂ
5655a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → i ∈ ℂ)
577, 42resubcld 11565 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋 − 1) ∈ ℝ)
5857rehalfcld 12388 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋 − 1) / 2) ∈ ℝ)
5958recnd 11160 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑋 − 1) / 2) ∈ ℂ)
6056, 59mulneg2d 11591 . . . . . . 7 (𝜑 → (i · -((𝑋 − 1) / 2)) = -(i · ((𝑋 − 1) / 2)))
6160oveq2d 7374 . . . . . 6 (𝜑 → ((√‘𝑋) + (i · -((𝑋 − 1) / 2))) = ((√‘𝑋) + -(i · ((𝑋 − 1) / 2))))
6226constrcn 33917 . . . . . . 7 (𝜑 → (i · ((𝑋 − 1) / 2)) ∈ ℂ)
6334, 62negsubd 11498 . . . . . 6 (𝜑 → ((√‘𝑋) + -(i · ((𝑋 − 1) / 2))) = ((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2))))
6461, 63eqtr2d 2772 . . . . 5 (𝜑 → ((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2))) = ((√‘𝑋) + (i · -((𝑋 − 1) / 2))))
6564fveq2d 6838 . . . 4 (𝜑 → (abs‘((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2)))) = (abs‘((√‘𝑋) + (i · -((𝑋 − 1) / 2)))))
6658renegcld 11564 . . . . 5 (𝜑 → -((𝑋 − 1) / 2) ∈ ℝ)
67 absreim 15216 . . . . 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 14120 . . . . . . . . . . 11 (2↑2) = 4
7069a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2↑2) = 4)
7170oveq2d 7374 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((4 · 𝑋) / (2↑2)) = ((4 · 𝑋) / 4))
72 4cn 12230 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
7372a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 4 ∈ ℂ)
7411, 13, 21expne0d 14075 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2↑2) ≠ 0)
7569, 74eqnetrrid 3007 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 4 ≠ 0)
768, 73, 75divcan3d 11922 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((4 · 𝑋) / 4) = 𝑋)
7771, 76eqtr2d 2772 . . . . . . . 8 (𝜑𝑋 = ((4 · 𝑋) / (2↑2)))
7810, 11, 13sqdivd 14082 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝑋 − 1) / 2)↑2) = (((𝑋 − 1)↑2) / (2↑2)))
7977, 78oveq12d 7376 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋 + (((𝑋 − 1) / 2)↑2)) = (((4 · 𝑋) / (2↑2)) + (((𝑋 − 1)↑2) / (2↑2))))
808sqsqrtd 15365 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((√‘𝑋)↑2) = 𝑋)
8159sqnegd 14039 . . . . . . . 8 (𝜑 → (-((𝑋 − 1) / 2)↑2) = (((𝑋 − 1) / 2)↑2))
8280, 81oveq12d 7376 . . . . . . 7 (𝜑 → (((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2)) = (𝑋 + (((𝑋 − 1) / 2)↑2)))
8327, 11, 13sqdivd 14082 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝑋 + 1) / 2)↑2) = (((𝑋 + 1)↑2) / (2↑2)))
8427sqcld 14067 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑋 + 1)↑2) ∈ ℂ)
8510sqcld 14067 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑋 − 1)↑2) ∈ ℂ)
8673, 8mulcld 11152 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (4 · 𝑋) ∈ ℂ)
878, 9binom2subadd 32821 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝑋 + 1)↑2) − ((𝑋 − 1)↑2)) = (4 · (𝑋 · 1)))
888mulridd 11149 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋 · 1) = 𝑋)
8988oveq2d 7374 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (4 · (𝑋 · 1)) = (4 · 𝑋))
9087, 89eqtrd 2771 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝑋 + 1)↑2) − ((𝑋 − 1)↑2)) = (4 · 𝑋))
91 subadd2 11384 . . . . . . . . . . 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 7373 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((4 · 𝑋) + ((𝑋 − 1)↑2)) / (2↑2)) = (((𝑋 + 1)↑2) / (2↑2)))
9511sqcld 14067 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2↑2) ∈ ℂ)
9686, 85, 95, 74divdird 11955 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((4 · 𝑋) + ((𝑋 − 1)↑2)) / (2↑2)) = (((4 · 𝑋) / (2↑2)) + (((𝑋 − 1)↑2) / (2↑2))))
9783, 94, 963eqtr2d 2777 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝑋 + 1) / 2)↑2) = (((4 · 𝑋) / (2↑2)) + (((𝑋 − 1)↑2) / (2↑2))))
9879, 82, 973eqtr4d 2781 . . . . . 6 (𝜑 → (((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2)) = (((𝑋 + 1) / 2)↑2))
9998fveq2d 6838 . . . . 5 (𝜑 → (√‘(((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2))) = (√‘(((𝑋 + 1) / 2)↑2)))
10044, 50sqrtsqd 15343 . . . . 5 (𝜑 → (√‘(((𝑋 + 1) / 2)↑2)) = ((𝑋 + 1) / 2))
10199, 100eqtrd 2771 . . . 4 (𝜑 → (√‘(((√‘𝑋)↑2) + (-((𝑋 − 1) / 2)↑2))) = ((𝑋 + 1) / 2))
10265, 68, 1013eqtrd 2775 . . 3 (𝜑 → (abs‘((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2)))) = ((𝑋 + 1) / 2))
10351, 54, 1023eqtr4rd 2782 . 2 (𝜑 → (abs‘((√‘𝑋) − (i · ((𝑋 − 1) / 2)))) = (abs‘(((𝑋 + 1) / 2) − 0)))
1042, 4, 26, 31, 2, 33, 34, 41, 103constrlccl 33914 1 (𝜑 → (√‘𝑋) ∈ Constr)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  w3a 1086   = wceq 1541  wcel 2113  wne 2932   class class class wbr 5098  cfv 6492  (class class class)co 7358  cc 11024  cr 11025  0cc0 11026  1c1 11027  ici 11028   + caddc 11029   · cmul 11031  cle 11167  cmin 11364  -cneg 11365   / cdiv 11794  2c2 12200  4c4 12202  cz 12488  +crp 12905  cexp 13984  csqrt 15156  abscabs 15157  Constrcconstr 33886
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 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-inf2 9550  ax-cnex 11082  ax-resscn 11083  ax-1cn 11084  ax-icn 11085  ax-addcl 11086  ax-addrcl 11087  ax-mulcl 11088  ax-mulrcl 11089  ax-mulcom 11090  ax-addass 11091  ax-mulass 11092  ax-distr 11093  ax-i2m1 11094  ax-1ne0 11095  ax-1rid 11096  ax-rnegex 11097  ax-rrecex 11098  ax-cnre 11099  ax-pre-lttri 11100  ax-pre-lttrn 11101  ax-pre-ltadd 11102  ax-pre-mulgt0 11103  ax-pre-sup 11104  ax-addf 11105
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 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3350  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-tp 4585  df-op 4587  df-uni 4864  df-int 4903  df-iun 4948  df-iin 4949  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-se 5578  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-isom 6501  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-of 7622  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-supp 8103  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-1o 8397  df-2o 8398  df-er 8635  df-map 8765  df-pm 8766  df-ixp 8836  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9265  df-fi 9314  df-sup 9345  df-inf 9346  df-oi 9415  df-card 9851  df-pnf 11168  df-mnf 11169  df-xr 11170  df-ltxr 11171  df-le 11172  df-sub 11366  df-neg 11367  df-div 11795  df-nn 12146  df-2 12208  df-3 12209  df-4 12210  df-5 12211  df-6 12212  df-7 12213  df-8 12214  df-9 12215  df-n0 12402  df-z 12489  df-dec 12608  df-uz 12752  df-q 12862  df-rp 12906  df-xneg 13026  df-xadd 13027  df-xmul 13028  df-ioo 13265  df-ioc 13266  df-ico 13267  df-icc 13268  df-fz 13424  df-fzo 13571  df-fl 13712  df-mod 13790  df-seq 13925  df-exp 13985  df-fac 14197  df-bc 14226  df-hash 14254  df-shft 14990  df-cj 15022  df-re 15023  df-im 15024  df-sqrt 15158  df-abs 15159  df-limsup 15394  df-clim 15411  df-rlim 15412  df-sum 15610  df-ef 15990  df-sin 15992  df-cos 15993  df-pi 15995  df-struct 17074  df-sets 17091  df-slot 17109  df-ndx 17121  df-base 17137  df-ress 17158  df-plusg 17190  df-mulr 17191  df-starv 17192  df-sca 17193  df-vsca 17194  df-ip 17195  df-tset 17196  df-ple 17197  df-ds 17199  df-unif 17200  df-hom 17201  df-cco 17202  df-rest 17342  df-topn 17343  df-0g 17361  df-gsum 17362  df-topgen 17363  df-pt 17364  df-prds 17367  df-xrs 17423  df-qtop 17428  df-imas 17429  df-xps 17431  df-mre 17505  df-mrc 17506  df-acs 17508  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-submnd 18709  df-mulg 18998  df-cntz 19246  df-cmn 19711  df-psmet 21301  df-xmet 21302  df-met 21303  df-bl 21304  df-mopn 21305  df-fbas 21306  df-fg 21307  df-cnfld 21310  df-top 22838  df-topon 22855  df-topsp 22877  df-bases 22890  df-cld 22963  df-ntr 22964  df-cls 22965  df-nei 23042  df-lp 23080  df-perf 23081  df-cn 23171  df-cnp 23172  df-haus 23259  df-tx 23506  df-hmeo 23699  df-fil 23790  df-fm 23882  df-flim 23883  df-flf 23884  df-xms 24264  df-ms 24265  df-tms 24266  df-cncf 24827  df-limc 25823  df-dv 25824  df-log 26521  df-constr 33887
This theorem is referenced by:  constrsqrtcl  33936
  Copyright terms: Public domain W3C validator