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

Theorem rtprmirr 26903
Description: The root of a prime number is irrational. (Contributed by Steven Nguyen, 6-Apr-2023.)
Assertion
Ref Expression
rtprmirr ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ (ℝ ∖ ℚ))

Proof of Theorem rtprmirr
StepHypRef Expression
1 prmnn 16733 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
21adantr 485 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑃 ∈ ℕ)
32nnred 12249 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑃 ∈ ℝ)
4 0red 11212 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 0 ∈ ℝ)
52nngt0d 12286 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 0 < 𝑃)
64, 3, 5ltled 11359 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 0 ≤ 𝑃)
7 eluzelre 12874 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ∈ ℝ)
87adantl 486 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑁 ∈ ℝ)
9 eluz2n0 12918 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ≠ 0)
109adantl 486 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑁 ≠ 0)
118, 10rereccld 12043 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (1 / 𝑁) ∈ ℝ)
123, 6, 11recxpcld 26866 . 2 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℝ)
13 eluz2gt1 12945 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 1 < 𝑁)
14 recgt1i 12113 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑁) → (0 < (1 / 𝑁) ∧ (1 / 𝑁) < 1))
157, 13, 14syl2anc 595 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (0 < (1 / 𝑁) ∧ (1 / 𝑁) < 1))
1615simprd 500 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (1 / 𝑁) < 1)
1716adantl 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (1 / 𝑁) < 1)
18 prmgt1 16757 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑃 ∈ ℙ → 1 < 𝑃)
1918adantr 485 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 1 < 𝑃)
20 1red 11210 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 1 ∈ ℝ)
213, 19, 11, 20cxpltd 26862 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((1 / 𝑁) < 1 ↔ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) < (𝑃𝑐1)))
2217, 21mpbid 235 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) < (𝑃𝑐1))
232nncnd 12250 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑃 ∈ ℂ)
2423cxp1d 26849 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐1) = 𝑃)
2522, 24breqtrd 5138 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) < 𝑃)
2612, 25ltned 11347 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ≠ 𝑃)
2726neneqd 2963 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃)
2827adantr 485 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃)
2923cxp0d 26848 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐0) = 1)
3015simpld 499 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 0 < (1 / 𝑁))
3130adantl 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 0 < (1 / 𝑁))
323, 19, 4, 11cxpltd 26862 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (0 < (1 / 𝑁) ↔ (𝑃𝑐0) < (𝑃𝑐(1 / 𝑁))))
3331, 32mpbid 235 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐0) < (𝑃𝑐(1 / 𝑁)))
3429, 33eqbrtrrd 5136 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 1 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁)))
3520, 34gtned 11346 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ≠ 1)
3635neneqd 2963 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)
3736adantr 485 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)
38 dvdsprime 16746 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃 ↔ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃 ∨ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)))
3938adantlr 727 . . . . . . . 8 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃 ↔ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃 ∨ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)))
4039biimpd 232 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃 → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃 ∨ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)))
4128, 37, 40mtord 892 . . . . . 6 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)
42 nan 842 . . . . . 6 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)) ↔ (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃))
4341, 42mpbir 234 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃))
44 prmz 16734 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
45443ad2ant1 1151 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℤ)
46 eluz2nn 12913 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ∈ ℕ)
47463ad2ant2 1152 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ)
48 simp3 1156 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ)
49 zrtdvds 26902 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)
5045, 47, 48, 49syl3anc 1398 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)
51503expia 1139 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃))
5251ancld 559 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)))
5343, 52mtod 201 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ)
541nnrpd 13059 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℝ+)
55543ad2ant1 1151 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → 𝑃 ∈ ℝ+)
5673ad2ant2 1152 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℝ)
5793ad2ant2 1152 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → 𝑁 ≠ 0)
5856, 57rereccld 12043 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → (1 / 𝑁) ∈ ℝ)
5955, 58cxpgt0d 26881 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → 0 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁)))
60593expia 1139 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ → 0 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁))))
6160ancld 559 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ ∧ 0 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁)))))
62 elnnz 12602 . . . . 5 ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ ↔ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ ∧ 0 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁))))
6361, 62imbitrrdi 255 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ))
6453, 63mtod 201 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ)
65443ad2ant1 1151 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 𝑃 ∈ ℤ)
66463ad2ant2 1152 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 𝑁 ∈ ℕ)
67 simp3 1156 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ)
68 zrtelqelz 26901 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ)
6965, 66, 67, 68syl3anc 1398 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ)
70693expia 1139 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ))
7164, 70mtod 201 . 2 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ)
7212, 71eldifd 3917 1 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ (ℝ ∖ ℚ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 400  wo 860  w3a 1103   = wceq 1570  wcel 2143  wne 2958  cdif 3903   class class class wbr 5110  cfv 6538  (class class class)co 7412  cr 11100  0cc0 11101  1c1 11102   < clt 11244   / cdiv 11872  cn 12234  2c2 12296  cz 12592  cuz 12863  cq 12973  +crp 13017  cdvds 16311  cprime 16730  𝑐ccxp 26698
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-inf2 9611  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178  ax-pre-sup 11179  ax-addf 11180
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-tp 4595  df-op 4597  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-iin 4960  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7676  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-supp 8158  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-2o 8455  df-er 8695  df-map 8827  df-pm 8828  df-ixp 8897  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-fsupp 9323  df-fi 9372  df-sup 9403  df-inf 9404  df-oi 9473  df-card 9926  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-div 11873  df-nn 12235  df-2 12304  df-3 12305  df-4 12306  df-5 12307  df-6 12308  df-7 12309  df-8 12310  df-9 12311  df-n0 12506  df-z 12593  df-dec 12713  df-uz 12864  df-q 12974  df-rp 13018  df-xneg 13138  df-xadd 13139  df-xmul 13140  df-ioo 13377  df-ioc 13378  df-ico 13379  df-icc 13380  df-fz 13537  df-fzo 13685  df-fl 13827  df-mod 13905  df-seq 14040  df-exp 14100  df-fac 14312  df-bc 14341  df-hash 14369  df-shft 15106  df-cj 15152  df-re 15153  df-im 15154  df-sqrt 15288  df-abs 15289  df-limsup 15524  df-clim 15541  df-rlim 15542  df-sum 15740  df-ef 16122  df-sin 16124  df-cos 16125  df-pi 16127  df-dvds 16312  df-gcd 16554  df-prm 16731  df-numer 16795  df-denom 16796  df-struct 17208  df-sets 17225  df-slot 17243  df-ndx 17255  df-base 17271  df-ress 17292  df-plusg 17324  df-mulr 17325  df-starv 17326  df-sca 17327  df-vsca 17328  df-ip 17329  df-tset 17330  df-ple 17331  df-ds 17333  df-unif 17334  df-hom 17335  df-cco 17336  df-rest 17476  df-topn 17477  df-0g 17495  df-gsum 17496  df-topgen 17497  df-pt 17498  df-prds 17501  df-xrs 17557  df-qtop 17562  df-imas 17563  df-xps 17565  df-mre 17639  df-mrc 17640  df-acs 17642  df-mgm 18699  df-sgrp 18778  df-mnd 18794  df-submnd 18843  df-mulg 19135  df-cntz 19388  df-cmn 19853  df-psmet 21495  df-xmet 21496  df-met 21497  df-bl 21498  df-mopn 21499  df-fbas 21500  df-fg 21501  df-cnfld 21504  df-top 23032  df-topon 23049  df-topsp 23071  df-bases 23084  df-cld 23157  df-ntr 23158  df-cls 23159  df-nei 23236  df-lp 23274  df-perf 23275  df-cn 23365  df-cnp 23366  df-haus 23453  df-tx 23700  df-hmeo 23893  df-fil 23984  df-fm 24076  df-flim 24077  df-flf 24078  df-xms 24458  df-ms 24459  df-tms 24460  df-cncf 25018  df-limc 26006  df-dv 26007  df-log 26699  df-cxp 26700
This theorem is referenced by:  2sqr3minply  34148  fltne  43356
  Copyright terms: Public domain W3C validator