Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  cos9thpinconstrlem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cos9thpinconstrlem2 34041
Description: The complex number 𝐴 is not constructible. (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Nov-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
cos9thpinconstr.1 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
cos9thpiminply.2 𝑍 = (𝑂𝑐(1 / 3))
cos9thpiminply.3 𝐴 = (𝑍 + (1 / 𝑍))
Assertion
Ref Expression
cos9thpinconstrlem2 ¬ 𝐴 ∈ Constr

Proof of Theorem cos9thpinconstrlem2
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2756 . . 3 (deg1‘(ℂflds ℚ)) = (deg1‘(ℂflds ℚ))
2 eqid 2756 . . 3 (ℂfld minPoly ℚ) = (ℂfld minPoly ℚ)
3 cos9thpiminply.3 . . . 4 𝐴 = (𝑍 + (1 / 𝑍))
4 cos9thpiminply.2 . . . . . 6 𝑍 = (𝑂𝑐(1 / 3))
5 cos9thpinconstr.1 . . . . . . . 8 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
6 ax-icn 11122 . . . . . . . . . . . 12 i ∈ ℂ
76a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → i ∈ ℂ)
8 2cnd 12286 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
9 picn 26491 . . . . . . . . . . . . 13 π ∈ ℂ
109a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → π ∈ ℂ)
118, 10mulcld 11192 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
127, 11mulcld 11192 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
13 3cn 12289 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℂ
1413a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
15 3ne0 12317 . . . . . . . . . . 11 3 ≠ 0
1615a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 3 ≠ 0)
1712, 14, 16divcld 11957 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1817efcld 16089 . . . . . . . 8 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
195, 18eqeltrid 2860 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
2013, 15reccli 11911 . . . . . . . 8 (1 / 3) ∈ ℂ
2120a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
2219, 21cxpcld 26743 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
234, 22eqeltrid 2860 . . . . 5 (⊤ → 𝑍 ∈ ℂ)
244a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑍 = (𝑂𝑐(1 / 3)))
255a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
2617efne0d 16103 . . . . . . . . 9 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 0)
2725, 26eqnetrd 3018 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 ≠ 0)
2819, 27, 21cxpne0d 26748 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂𝑐(1 / 3)) ≠ 0)
2924, 28eqnetrd 3018 . . . . . 6 (⊤ → 𝑍 ≠ 0)
3023, 29reccld 11950 . . . . 5 (⊤ → (1 / 𝑍) ∈ ℂ)
3123, 30addcld 11191 . . . 4 (⊤ → (𝑍 + (1 / 𝑍)) ∈ ℂ)
323, 31eqeltrid 2860 . . 3 (⊤ → 𝐴 ∈ ℂ)
33 eqidd 2757 . . 3 (⊤ → ((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴))
34 eqid 2756 . . . . . . . . 9 (ℂflds ℚ) = (ℂflds ℚ)
35 eqid 2756 . . . . . . . . 9 (+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
36 eqid 2756 . . . . . . . . 9 (.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
37 eqid 2756 . . . . . . . . 9 (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))) = (.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))
38 eqid 2756 . . . . . . . . 9 (Poly1‘(ℂflds ℚ)) = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
39 eqid 2756 . . . . . . . . 9 (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))) = (algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))
40 eqid 2756 . . . . . . . . 9 (var1‘(ℂflds ℚ)) = (var1‘(ℂflds ℚ))
41 eqid 2756 . . . . . . . . 9 ((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘-3)(.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘1))) = ((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘-3)(.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘1)))
425, 4, 3, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 1, 41, 2cos9thpiminply 34039 . . . . . . . 8 (((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘-3)(.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘1))) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴) ∧ ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘-3)(.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘1)))) = 3)
4342simpli 486 . . . . . . 7 ((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘-3)(.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘1))) = ((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴)
4443fveq2i 6859 . . . . . 6 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘-3)(.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘1)))) = ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴))
4542simpri 488 . . . . . 6 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((3(.g‘(mulGrp‘(Poly1‘(ℂflds ℚ))))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘-3)(.r‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))(var1‘(ℂflds ℚ)))(+g‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))((algSc‘(Poly1‘(ℂflds ℚ)))‘1)))) = 3
4644, 45eqtr3i 2781 . . . . 5 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴)) = 3
47 3nn0 12489 . . . . 5 3 ∈ ℕ0
4846, 47eqeltri 2852 . . . 4 ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴)) ∈ ℕ0
4948a1i 11 . . 3 (⊤ → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴)) ∈ ℕ0)
5046a1i 11 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴)) = 3)
51 3z 12594 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℤ
52 iddvds 16279 . . . . . . . . . 10 (3 ∈ ℤ → 3 ∥ 3)
5351, 52ax-mp 5 . . . . . . . . 9 3 ∥ 3
54 simpr 487 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 = (2↑𝑛))
5553, 54breqtrid 5131 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 ∥ (2↑𝑛))
56 3prm 16704 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℙ
57 2prm 16702 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℙ
58 prmdvdsexpr 16728 . . . . . . . . . 10 ((3 ∈ ℙ ∧ 2 ∈ ℙ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (3 ∥ (2↑𝑛) → 3 = 2))
5956, 57, 58mp3an12 1466 . . . . . . . . 9 (𝑛 ∈ ℕ0 → (3 ∥ (2↑𝑛) → 3 = 2))
6059imp 409 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 ∥ (2↑𝑛)) → 3 = 2)
6155, 60syldan 599 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → 3 = 2)
62 2re 12282 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
63 2lt3 12381 . . . . . . . . . 10 2 < 3
6462, 63gtneii 11285 . . . . . . . . 9 3 ≠ 2
6564neii 2953 . . . . . . . 8 ¬ 3 = 2
6665a1i 11 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 3 = (2↑𝑛)) → ¬ 3 = 2)
6761, 66pm2.65da 824 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ0 → ¬ 3 = (2↑𝑛))
6867neqned 2958 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → 3 ≠ (2↑𝑛))
6950, 68eqnetrd 3018 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴)) ≠ (2↑𝑛))
7069adantl 484 . . 3 ((⊤ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((deg1‘(ℂflds ℚ))‘((ℂfld minPoly ℚ)‘𝐴)) ≠ (2↑𝑛))
711, 2, 32, 33, 49, 70constrcon 34025 . 2 (⊤ → ¬ 𝐴 ∈ Constr)
7271mptru 1561 1 ¬ 𝐴 ∈ Constr
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 398   = wceq 1554  wtru 1555  wcel 2136  wne 2951   class class class wbr 5094  cfv 6510  (class class class)co 7385  cc 11061  0cc0 11063  1c1 11064  ici 11065   + caddc 11066   · cmul 11068  -cneg 11405   / cdiv 11834  2c2 12262  3c3 12263  0cn0 12471  cz 12558  cq 12939  cexp 14064  expce 16067  πcpi 16072  cdvds 16262  cprime 16681  s cress 17242  +gcplusg 17262  .rcmulr 17263  .gcmg 19085  mulGrpcmgp 20162  fldccnfld 21397  algSccascl 21877  var1cv1 22211  Poly1cpl1 22212  deg1cdg1 26087  𝑐ccxp 26590   minPoly cminply 33950  Constrcconstr 33980
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1809  ax-4 1823  ax-5 1924  ax-6 1981  ax-7 2022  ax-8 2138  ax-9 2146  ax-10 2169  ax-11 2185  ax-12 2206  ax-ext 2728  ax-rep 5221  ax-sep 5240  ax-nul 5250  ax-pow 5316  ax-pr 5384  ax-un 7707  ax-reg 9530  ax-inf2 9586  ax-ac2 10410  ax-cnex 11119  ax-resscn 11120  ax-1cn 11121  ax-icn 11122  ax-addcl 11123  ax-addrcl 11124  ax-mulcl 11125  ax-mulrcl 11126  ax-mulcom 11127  ax-addass 11128  ax-mulass 11129  ax-distr 11130  ax-i2m1 11131  ax-1ne0 11132  ax-1rid 11133  ax-rnegex 11134  ax-rrecex 11135  ax-cnre 11136  ax-pre-lttri 11137  ax-pre-lttrn 11138  ax-pre-ltadd 11139  ax-pre-mulgt0 11140  ax-pre-sup 11141  ax-addf 11142  ax-mulf 11143
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 857  df-3or 1096  df-3an 1097  df-tru 1557  df-fal 1567  df-ex 1794  df-nf 1798  df-sb 2085  df-mo 2560  df-eu 2590  df-clab 2735  df-cleq 2748  df-clel 2831  df-nfc 2905  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3071  df-rex 3081  df-rmo 3361  df-reu 3362  df-rab 3409  df-v 3450  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4281  df-if 4475  df-pw 4551  df-sn 4577  df-pr 4579  df-tp 4581  df-op 4583  df-uni 4860  df-int 4900  df-iun 4945  df-iin 4946  df-br 5095  df-opab 5157  df-mpt 5176  df-tr 5202  df-id 5535  df-eprel 5540  df-po 5548  df-so 5549  df-fr 5593  df-se 5594  df-we 5595  df-xp 5646  df-rel 5647  df-cnv 5648  df-co 5649  df-dm 5650  df-rn 5651  df-res 5652  df-ima 5653  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6466  df-fun 6512  df-fn 6513  df-f 6514  df-f1 6515  df-fo 6516  df-f1o 6517  df-fv 6518  df-isom 6519  df-riota 7342  df-ov 7388  df-oprab 7389  df-mpo 7390  df-of 7649  df-ofr 7650  df-rpss 7695  df-om 7836  df-1st 7959  df-2nd 7960  df-supp 8129  df-tpos 8194  df-frecs 8250  df-wrecs 8281  df-recs 8330  df-rdg 8369  df-1o 8425  df-2o 8426  df-oadd 8429  df-er 8666  df-ec 8668  df-qs 8672  df-map 8798  df-pm 8799  df-ixp 8869  df-en 8917  df-dom 8918  df-sdom 8919  df-fin 8920  df-fsupp 9298  df-fi 9347  df-sup 9378  df-inf 9379  df-oi 9448  df-r1 9712  df-rank 9713  df-dju 9849  df-card 9887  df-acn 9890  df-ac 10062  df-pnf 11208  df-mnf 11209  df-xr 11210  df-ltxr 11211  df-le 11212  df-sub 11406  df-neg 11407  df-div 11835  df-nn 12201  df-2 12270  df-3 12271  df-4 12272  df-5 12273  df-6 12274  df-7 12275  df-8 12276  df-9 12277  df-n0 12472  df-xnn0 12545  df-z 12559  df-dec 12679  df-uz 12830  df-q 12940  df-rp 12984  df-xneg 13104  df-xadd 13105  df-xmul 13106  df-ioo 13343  df-ioc 13344  df-ico 13345  df-icc 13346  df-fz 13503  df-fzo 13650  df-fl 13792  df-mod 13870  df-seq 14005  df-exp 14065  df-fac 14277  df-bc 14306  df-hash 14334  df-word 14517  df-lsw 14566  df-concat 14574  df-s1 14600  df-substr 14645  df-pfx 14675  df-shft 15070  df-sgn 15090  df-cj 15102  df-re 15103  df-im 15104  df-sqrt 15238  df-abs 15239  df-limsup 15474  df-clim 15491  df-rlim 15492  df-sum 15690  df-ef 16073  df-sin 16075  df-cos 16076  df-pi 16078  df-dvds 16263  df-gcd 16505  df-prm 16682  df-pc 16849  df-struct 17159  df-sets 17176  df-slot 17194  df-ndx 17206  df-base 17222  df-ress 17243  df-plusg 17275  df-mulr 17276  df-starv 17277  df-sca 17278  df-vsca 17279  df-ip 17280  df-tset 17281  df-ple 17282  df-ocomp 17283  df-ds 17284  df-unif 17285  df-hom 17286  df-cco 17287  df-rest 17427  df-topn 17428  df-0g 17446  df-gsum 17447  df-topgen 17448  df-pt 17449  df-prds 17452  df-pws 17454  df-xrs 17508  df-qtop 17513  df-imas 17514  df-qus 17515  df-xps 17516  df-mre 17590  df-mrc 17591  df-mri 17592  df-acs 17593  df-proset 18302  df-drs 18303  df-poset 18321  df-ipo 18536  df-chn 18614  df-mgm 18650  df-sgrp 18729  df-mnd 18745  df-mhm 18793  df-submnd 18794  df-grp 18954  df-minusg 18955  df-sbg 18956  df-mulg 19086  df-subg 19141  df-nsg 19142  df-eqg 19143  df-ghm 19230  df-gim 19275  df-cntz 19333  df-oppg 19362  df-lsm 19652  df-cmn 19798  df-abl 19799  df-mgp 20163  df-rng 20175  df-ur 20204  df-srg 20209  df-ring 20257  df-cring 20258  df-oppr 20358  df-dvdsr 20378  df-unit 20379  df-irred 20380  df-invr 20409  df-dvr 20422  df-rhm 20493  df-nzr 20535  df-subrng 20568  df-subrg 20592  df-rlreg 20716  df-domn 20717  df-idom 20718  df-drng 20753  df-field 20754  df-sdrg 20809  df-lmod 20902  df-lss 20972  df-lsp 21012  df-lmhm 21062  df-lmim 21063  df-lmic 21064  df-lbs 21115  df-lvec 21143  df-sra 21213  df-rgmod 21214  df-lidl 21251  df-rsp 21252  df-2idl 21293  df-lpidl 21365  df-lpir 21366  df-pid 21380  df-psmet 21389  df-xmet 21390  df-met 21391  df-bl 21392  df-mopn 21393  df-fbas 21394  df-fg 21395  df-cnfld 21398  df-dsmm 21757  df-frlm 21772  df-uvc 21808  df-lindf 21831  df-linds 21832  df-assa 21878  df-asp 21879  df-ascl 21880  df-psr 21934  df-mvr 21935  df-mpl 21936  df-opsr 21938  df-evls 22100  df-evl 22101  df-psr1 22215  df-vr1 22216  df-ply1 22217  df-coe1 22218  df-evls1 22351  df-evl1 22352  df-top 22927  df-topon 22944  df-topsp 22966  df-bases 22979  df-cld 23052  df-ntr 23053  df-cls 23054  df-nei 23131  df-lp 23169  df-perf 23170  df-cn 23260  df-cnp 23261  df-haus 23348  df-tx 23595  df-hmeo 23788  df-fil 23879  df-fm 23971  df-flim 23972  df-flf 23973  df-xms 24353  df-ms 24354  df-tms 24355  df-cncf 24913  df-limc 25901  df-dv 25902  df-mdeg 26088  df-deg1 26089  df-mon1 26164  df-uc1p 26165  df-q1p 26166  df-r1p 26167  df-ig1p 26168  df-log 26591  df-cxp 26592  df-fldgen 33452  df-mxidl 33602  df-dim 33851  df-fldext 33892  df-extdg 33893  df-irng 33935  df-minply 33951  df-constr 33981
This theorem is referenced by:  cos9thpinconstr  34042
  Copyright terms: Public domain W3C validator