Theorem sqrt2irr 16265

Description: The square root of 2 is irrational. See zsqrtelqelz 16775 for a generalization to all non-square integers. The proof's core is proven in sqrt2irrlem 16264, which shows that if 𝐴 / 𝐵 = √(2), then 𝐴 and 𝐵 are even, so 𝐴 / 2 and 𝐵 / 2 are smaller representatives, which is absurd. An older version of this proof was included in The Seventeen Provers of the World compiled by Freek Wiedijk. It is also the first of the "top 100" mathematical theorems whose formalization is tracked by Freek Wiedijk on his Formalizing 100 Theorems page at http://www.cs.ru.nl/~freek/100/ 16264. (Contributed by NM, 8-Jan-2002.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 12-Sep-2015.)

Assertion

Ref	Expression
sqrt2irr	⊢ (√‘2) ∉ ℚ

Proof of Theorem sqrt2irr

Dummy variables 𝑥 𝑛 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		peano2nn 12250	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 + 1) ∈ ℕ)
2		breq2 5123	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 1 → (𝑧 < 𝑛 ↔ 𝑧 < 1))
3	2	imbi1d 341	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 1 → ((𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (𝑧 < 1 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
4	3	ralbidv 3163	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 1 → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 1 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
5		breq2 5123	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑦 → (𝑧 < 𝑛 ↔ 𝑧 < 𝑦))
6	5	imbi1d 341	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑦 → ((𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
7	6	ralbidv 3163	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑦 → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
8		breq2 5123	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = (𝑦 + 1) → (𝑧 < 𝑛 ↔ 𝑧 < (𝑦 + 1)))
9	8	imbi1d 341	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = (𝑦 + 1) → ((𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
10	9	ralbidv 3163	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = (𝑦 + 1) → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
11		nnnlt1 12270	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → ¬ 𝑧 < 1)
12	11	pm2.21d 121	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → (𝑧 < 1 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))
13	12	rgen 3053	. . . . . . 7 ⊢ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 1 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))
14		nnrp 13018	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ∈ ℝ+)
15		rphalflt 13036	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
16	14, 15	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
17		breq1 5122	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → (𝑧 < 𝑦 ↔ (𝑦 / 2) < 𝑦))
18		oveq2 7411	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → (𝑥 / 𝑧) = (𝑥 / (𝑦 / 2)))
19	18	neeq2d 2992	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))))
20	19	ralbidv 3163	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))))
21	17, 20	imbi12d 344	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → ((𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ((𝑦 / 2) < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
22	21	rspcv 3597	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ((𝑦 / 2) < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
23	22	com13 88	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 / 2) < 𝑦 → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
24	16, 23	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
25		simpr 484	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (√‘2) = (𝑧 / 𝑦))
26		zcn 12591	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑧 ∈ ℤ → 𝑧 ∈ ℂ)
27	26	ad2antlr 727	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑧 ∈ ℂ)
28		nncn 12246	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ∈ ℂ)
29	28	ad2antrr 726	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑦 ∈ ℂ)
30		2cnd 12316	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 2 ∈ ℂ)
31		nnne0 12272	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ≠ 0)
32	31	ad2antrr 726	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑦 ≠ 0)
33		2ne0 12342	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ 2 ≠ 0
34	33	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 2 ≠ 0)
35	27, 29, 30, 32, 34	divcan7d 12043	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2)) = (𝑧 / 𝑦))
36	25, 35	eqtr4d 2773	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (√‘2) = ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2)))
37		simplr 768	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑧 ∈ ℤ)
38		simpll 766	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑦 ∈ ℕ)
39	37, 38, 25	sqrt2irrlem 16264	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → ((𝑧 / 2) ∈ ℤ ∧ (𝑦 / 2) ∈ ℕ))
40	39	simprd 495	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (𝑦 / 2) ∈ ℕ)
41	39	simpld 494	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (𝑧 / 2) ∈ ℤ)
42		oveq1 7410	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 = (𝑧 / 2) → (𝑥 / (𝑦 / 2)) = ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2)))
43	42	neeq2d 2992	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 = (𝑧 / 2) → ((√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)) ↔ (√‘2) ≠ ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2))))
44	43	rspcv 3597	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑧 / 2) ∈ ℤ → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)) → (√‘2) ≠ ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2))))
45	41, 44	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)) → (√‘2) ≠ ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2))))
46	40, 45	embantd 59	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))) → (√‘2) ≠ ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2))))
47	46	necon2bd 2948	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → ((√‘2) = ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2)) → ¬ ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
48	36, 47	mpd 15	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → ¬ ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))))
49	48	ex 412	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → ((√‘2) = (𝑧 / 𝑦) → ¬ ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
50	49	necon2ad 2947	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))) → (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦)))
51	50	ralrimdva 3140	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))) → ∀𝑧 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦)))
52	24, 51	syld 47	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ∀𝑧 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦)))
53		oveq1 7410	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 / 𝑦) = (𝑧 / 𝑦))
54	53	neeq2d 2992	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦) ↔ (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦)))
55	54	cbvralvw 3220	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦) ↔ ∀𝑧 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦))
56	52, 55	imbitrrdi 252	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦)))
57		oveq2 7411	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝑥 / 𝑧) = (𝑥 / 𝑦))
58	57	neeq2d 2992	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦)))
59	58	ralbidv 3163	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦)))
60	59	ceqsralv 3501	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦)))
61	56, 60	sylibrd 259	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
62	61	ancld 550	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ∧ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))))
63		nnleltp1 12646	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (𝑧 ≤ 𝑦 ↔ 𝑧 < (𝑦 + 1)))
64		nnre 12245	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → 𝑧 ∈ ℝ)
65		nnre 12245	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ∈ ℝ)
66		leloe 11319	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑧 ≤ 𝑦 ↔ (𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦)))
67	64, 65, 66	syl2an 596	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (𝑧 ≤ 𝑦 ↔ (𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦)))
68	63, 67	bitr3d 281	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (𝑧 < (𝑦 + 1) ↔ (𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦)))
69	68	ancoms 458	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) → (𝑧 < (𝑦 + 1) ↔ (𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦)))
70	69	imbi1d 341	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) → ((𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ((𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
71		jaob 963	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ((𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ∧ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
72	70, 71	bitrdi 287	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) → ((𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ((𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ∧ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))))
73	72	ralbidva 3161	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ∀𝑧 ∈ ℕ ((𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ∧ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))))
74		r19.26 3098	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑧 ∈ ℕ ((𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ∧ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))) ↔ (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ∧ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
75	73, 74	bitrdi 287	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ∧ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))))
76	62, 75	sylibrd 259	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
77	4, 7, 10, 10, 13, 76	nnind 12256	. . . . . 6 ⊢ ((𝑦 + 1) ∈ ℕ → ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))
78	1, 77	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))
79	65	ltp1d 12170	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 < (𝑦 + 1))
80		breq1 5122	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝑧 < (𝑦 + 1) ↔ 𝑦 < (𝑦 + 1)))
81		df-ne 2933	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦) ↔ ¬ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
82	58, 81	bitrdi 287	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ¬ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦)))
83	82	ralbidv 3163	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ ¬ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦)))
84		ralnex 3062	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℤ ¬ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦) ↔ ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
85	83, 84	bitrdi 287	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦)))
86	80, 85	imbi12d 344	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (𝑦 < (𝑦 + 1) → ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))))
87	86	rspcv 3597	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → (𝑦 < (𝑦 + 1) → ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))))
88	78, 79, 87	mp2d 49	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
89	88	nrex 3064	. . 3 ⊢ ¬ ∃𝑦 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦)
90		elq 12964	. . . 4 ⊢ ((√‘2) ∈ ℚ ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
91		rexcom 3271	. . . 4 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
92	90, 91	bitri 275	. . 3 ⊢ ((√‘2) ∈ ℚ ↔ ∃𝑦 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
93	89, 92	mtbir 323	. 2 ⊢ ¬ (√‘2) ∈ ℚ
94	93	nelir 3039	1 ⊢ (√‘2) ∉ ℚ

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2932   ∉ wnel 3036  ∀wral 3051  ∃wrex 3060   class class class wbr 5119  ‘cfv 6530  (class class class)co 7403  ℂcc 11125  ℝcr 11126  0cc0 11127  1c1 11128   + caddc 11130   < clt 11267   ≤ cle 11268   / cdiv 11892  ℕcn 12238  2c2 12293  ℤcz 12586  ℚcq 12962  ℝ⁺crp 13006  √csqrt 15250

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7727  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204  ax-pre-sup 11205

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6483  df-fun 6532  df-fn 6533  df-f 6534  df-f1 6535  df-fo 6536  df-f1o 6537  df-fv 6538  df-riota 7360  df-ov 7406  df-oprab 7407  df-mpo 7408  df-om 7860  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-er 8717  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-sup 9452  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11466  df-neg 11467  df-div 11893  df-nn 12239  df-2 12301  df-3 12302  df-n0 12500  df-z 12587  df-uz 12851  df-q 12963  df-rp 13007  df-seq 14018  df-exp 14078  df-cj 15116  df-re 15117  df-im 15118  df-sqrt 15252  df-abs 15253

This theorem is referenced by:  sqrt2irr0  16267  nthruc  16268  2sq2  27394