MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  qexpz Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem qexpz 16870
Description: If a power of a rational number is an integer, then the number is an integer. In other words, all n-th roots are irrational unless they are integers (so that the original number is an n-th power). (Contributed by Mario Carneiro, 10-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
qexpz ((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)

Proof of Theorem qexpz
Dummy variable ๐‘ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eleq1 2817 . 2 (๐ด = 0 โ†’ (๐ด โˆˆ โ„ค โ†” 0 โˆˆ โ„ค))
2 simpll2 1211 . . . . . . . 8 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•)
32nncnd 12259 . . . . . . 7 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚)
43mul01d 11444 . . . . . 6 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ ยท 0) = 0)
5 simpr 484 . . . . . . . . 9 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„™)
6 simpll3 1212 . . . . . . . . 9 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค)
7 simpll1 1210 . . . . . . . . . . 11 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„š)
8 qcn 12978 . . . . . . . . . . 11 (๐ด โˆˆ โ„š โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
97, 8syl 17 . . . . . . . . . 10 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
10 simplr 768 . . . . . . . . . 10 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐ด โ‰  0)
112nnzd 12616 . . . . . . . . . 10 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค)
129, 10, 11expne0d 14149 . . . . . . . . 9 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐ดโ†‘๐‘) โ‰  0)
13 pczcl 16817 . . . . . . . . 9 ((๐‘ โˆˆ โ„™ โˆง ((๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โ‰  0)) โ†’ (๐‘ pCnt (๐ดโ†‘๐‘)) โˆˆ โ„•0)
145, 6, 12, 13syl12anc 836 . . . . . . . 8 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ pCnt (๐ดโ†‘๐‘)) โˆˆ โ„•0)
1514nn0ge0d 12566 . . . . . . 7 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ 0 โ‰ค (๐‘ pCnt (๐ดโ†‘๐‘)))
16 pcexp 16828 . . . . . . . 8 ((๐‘ โˆˆ โ„™ โˆง (๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค) โ†’ (๐‘ pCnt (๐ดโ†‘๐‘)) = (๐‘ ยท (๐‘ pCnt ๐ด)))
175, 7, 10, 11, 16syl121anc 1373 . . . . . . 7 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ pCnt (๐ดโ†‘๐‘)) = (๐‘ ยท (๐‘ pCnt ๐ด)))
1815, 17breqtrd 5174 . . . . . 6 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ 0 โ‰ค (๐‘ ยท (๐‘ pCnt ๐ด)))
194, 18eqbrtrd 5170 . . . . 5 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ ยท 0) โ‰ค (๐‘ ยท (๐‘ pCnt ๐ด)))
20 0red 11248 . . . . . 6 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ 0 โˆˆ โ„)
21 pcqcl 16825 . . . . . . . 8 ((๐‘ โˆˆ โ„™ โˆง (๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐ด โ‰  0)) โ†’ (๐‘ pCnt ๐ด) โˆˆ โ„ค)
225, 7, 10, 21syl12anc 836 . . . . . . 7 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ pCnt ๐ด) โˆˆ โ„ค)
2322zred 12697 . . . . . 6 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘ pCnt ๐ด) โˆˆ โ„)
242nnred 12258 . . . . . 6 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„)
252nngt0d 12292 . . . . . 6 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ 0 < ๐‘)
26 lemul2 12098 . . . . . 6 ((0 โˆˆ โ„ โˆง (๐‘ pCnt ๐ด) โˆˆ โ„ โˆง (๐‘ โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐‘)) โ†’ (0 โ‰ค (๐‘ pCnt ๐ด) โ†” (๐‘ ยท 0) โ‰ค (๐‘ ยท (๐‘ pCnt ๐ด))))
2720, 23, 24, 25, 26syl112anc 1372 . . . . 5 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ (0 โ‰ค (๐‘ pCnt ๐ด) โ†” (๐‘ ยท 0) โ‰ค (๐‘ ยท (๐‘ pCnt ๐ด))))
2819, 27mpbird 257 . . . 4 ((((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„™) โ†’ 0 โ‰ค (๐‘ pCnt ๐ด))
2928ralrimiva 3143 . . 3 (((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โ†’ โˆ€๐‘ โˆˆ โ„™ 0 โ‰ค (๐‘ pCnt ๐ด))
30 simpl1 1189 . . . 4 (((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„š)
31 pcz 16850 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„š โ†’ (๐ด โˆˆ โ„ค โ†” โˆ€๐‘ โˆˆ โ„™ 0 โ‰ค (๐‘ pCnt ๐ด)))
3230, 31syl 17 . . 3 (((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โ†’ (๐ด โˆˆ โ„ค โ†” โˆ€๐‘ โˆˆ โ„™ 0 โ‰ค (๐‘ pCnt ๐ด)))
3329, 32mpbird 257 . 2 (((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โˆง ๐ด โ‰  0) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
34 0zd 12601 . 2 ((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โ†’ 0 โˆˆ โ„ค)
351, 33, 34pm2.61ne 3024 1 ((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘๐‘) โˆˆ โ„ค) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 395   โˆง w3a 1085   = wceq 1534   โˆˆ wcel 2099   โ‰  wne 2937  โˆ€wral 3058   class class class wbr 5148  (class class class)co 7420  โ„‚cc 11137  โ„cr 11138  0cc0 11139   ยท cmul 11144   < clt 11279   โ‰ค cle 11280  โ„•cn 12243  โ„•0cn0 12503  โ„คcz 12589  โ„šcq 12963  โ†‘cexp 14059  โ„™cprime 16642   pCnt cpc 16805
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740  ax-cnex 11195  ax-resscn 11196  ax-1cn 11197  ax-icn 11198  ax-addcl 11199  ax-addrcl 11200  ax-mulcl 11201  ax-mulrcl 11202  ax-mulcom 11203  ax-addass 11204  ax-mulass 11205  ax-distr 11206  ax-i2m1 11207  ax-1ne0 11208  ax-1rid 11209  ax-rnegex 11210  ax-rrecex 11211  ax-cnre 11212  ax-pre-lttri 11213  ax-pre-lttrn 11214  ax-pre-ltadd 11215  ax-pre-mulgt0 11216  ax-pre-sup 11217
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3373  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4909  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6305  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-riota 7376  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7871  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-1o 8487  df-2o 8488  df-er 8725  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-sup 9466  df-inf 9467  df-pnf 11281  df-mnf 11282  df-xr 11283  df-ltxr 11284  df-le 11285  df-sub 11477  df-neg 11478  df-div 11903  df-nn 12244  df-2 12306  df-3 12307  df-n0 12504  df-z 12590  df-uz 12854  df-q 12964  df-rp 13008  df-fz 13518  df-fl 13790  df-mod 13868  df-seq 14000  df-exp 14060  df-cj 15079  df-re 15080  df-im 15081  df-sqrt 15215  df-abs 15216  df-dvds 16232  df-gcd 16470  df-prm 16643  df-pc 16806
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator