Theorem sqrt2irr 16304

Description: The square root of 2 is irrational. See zsqrtelqelz 16816 for a generalization to all non-square integers. The proof's core is proven in sqrt2irrlem 16303, 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/ 16303. (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 12244	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 + 1) ∈ ℕ)
2		breq2 5112	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 1 → (𝑧 < 𝑛 ↔ 𝑧 < 1))
3	2	imbi1d 344	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 1 → ((𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (𝑧 < 1 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
4	3	ralbidv 3186	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 1 → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 1 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
5		breq2 5112	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑦 → (𝑧 < 𝑛 ↔ 𝑧 < 𝑦))
6	5	imbi1d 344	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑦 → ((𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
7	6	ralbidv 3186	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑦 → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
8		breq2 5112	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = (𝑦 + 1) → (𝑧 < 𝑛 ↔ 𝑧 < (𝑦 + 1)))
9	8	imbi1d 344	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = (𝑦 + 1) → ((𝑧 < 𝑛 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
10	9	ralbidv 3186	. . . . . . 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 12267	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → ¬ 𝑧 < 1)
12	11	pm2.21d 122	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → (𝑧 < 1 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))
13	12	rgen 3079	. . . . . . 7 ⊢ ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 1 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))
14		nnrp 13027	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ∈ ℝ+)
15		rphalflt 13046	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
16	14, 15	syl 18	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
17		breq1 5111	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → (𝑧 < 𝑦 ↔ (𝑦 / 2) < 𝑦))
18		oveq2 7418	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → (𝑥 / 𝑧) = (𝑥 / (𝑦 / 2)))
19	18	neeq2d 3016	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))))
20	19	ralbidv 3186	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))))
21	17, 20	imbi12d 347	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑦 / 2) → ((𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ((𝑦 / 2) < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
22	21	rspcv 3576	. . . . . . . . . . . . . 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 89	. . . . . . . . . . . . 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 18	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
25		simpr 489	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (√‘2) = (𝑧 / 𝑦))
26		zcn 12595	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑧 ∈ ℤ → 𝑧 ∈ ℂ)
27	26	ad2antlr 739	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑧 ∈ ℂ)
28		nncn 12240	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ∈ ℂ)
29	28	ad2antrr 738	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑦 ∈ ℂ)
30		2cnd 12318	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 2 ∈ ℂ)
31		nnne0 12269	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ≠ 0)
32	31	ad2antrr 738	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑦 ≠ 0)
33		2ne0 12346	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ 2 ≠ 0
34	33	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 2 ≠ 0)
35	27, 29, 30, 32, 34	divcan7d 12018	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2)) = (𝑧 / 𝑦))
36	25, 35	eqtr4d 2799	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (√‘2) = ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2)))
37		simplr 780	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑧 ∈ ℤ)
38		simpll 778	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → 𝑦 ∈ ℕ)
39	37, 38, 25	sqrt2irrlem 16303	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → ((𝑧 / 2) ∈ ℤ ∧ (𝑦 / 2) ∈ ℕ))
40	39	simprd 500	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (𝑦 / 2) ∈ ℕ)
41	39	simpld 499	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (𝑧 / 2) ∈ ℤ)
42		oveq1 7417	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 = (𝑧 / 2) → (𝑥 / (𝑦 / 2)) = ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2)))
43	42	neeq2d 3016	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 = (𝑧 / 2) → ((√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)) ↔ (√‘2) ≠ ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2))))
44	43	rspcv 3576	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑧 / 2) ∈ ℤ → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)) → (√‘2) ≠ ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2))))
45	41, 44	syl 18	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)) → (√‘2) ≠ ((𝑧 / 2) / (𝑦 / 2))))
46	40, 45	embantd 60	. . . . . . . . . . . . . . . . 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 2972	. . . . . . . . . . . . . . . 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 16	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) ∧ (√‘2) = (𝑧 / 𝑦)) → ¬ ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))))
49	48	ex 417	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → ((√‘2) = (𝑧 / 𝑦) → ¬ ((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2)))))
50	49	necon2ad 2971	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))) → (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦)))
51	50	ralrimdva 3163	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (((𝑦 / 2) ∈ ℕ → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / (𝑦 / 2))) → ∀𝑧 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦)))
52	24, 51	syld 48	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ∀𝑧 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦)))
53		oveq1 7417	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 / 𝑦) = (𝑧 / 𝑦))
54	53	neeq2d 3016	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦) ↔ (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦)))
55	54	cbvralvw 3241	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦) ↔ ∀𝑧 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑧 / 𝑦))
56	52, 55	imbitrrdi 255	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦)))
57		oveq2 7418	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝑥 / 𝑧) = (𝑥 / 𝑦))
58	57	neeq2d 3016	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦)))
59	58	ralbidv 3186	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦)))
60	59	ceqsralv 3493	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦)))
61	56, 60	sylibrd 262	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → (∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) → ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 = 𝑦 → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
62	61	ancld 559	. . . . . . . 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 12650	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (𝑧 ≤ 𝑦 ↔ 𝑧 < (𝑦 + 1)))
64		nnre 12239	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → 𝑧 ∈ ℝ)
65		nnre 12239	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 ∈ ℝ)
66		leloe 11295	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑧 ≤ 𝑦 ↔ (𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦)))
67	64, 65, 66	syl2an 607	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (𝑧 ≤ 𝑦 ↔ (𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦)))
68	63, 67	bitr3d 284	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (𝑧 < (𝑦 + 1) ↔ (𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦)))
69	68	ancoms 463	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) → (𝑧 < (𝑦 + 1) ↔ (𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦)))
70	69	imbi1d 344	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑧 ∈ ℕ) → ((𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ ((𝑧 < 𝑦 ∨ 𝑧 = 𝑦) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧))))
71		jaob 976	. . . . . . . . . . 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 290	. . . . . . . . . 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 3184	. . . . . . . . 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 3123	. . . . . . . . 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 290	. . . . . . . 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 262	. . . . . . 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 12250	. . . . . 6 ⊢ ((𝑦 + 1) ∈ ℕ → ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))
78	1, 77	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → ∀𝑧 ∈ ℕ (𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)))
79	65	ltp1d 12144	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → 𝑦 < (𝑦 + 1))
80		breq1 5111	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝑧 < (𝑦 + 1) ↔ 𝑦 < (𝑦 + 1)))
81		df-ne 2957	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑦) ↔ ¬ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
82	58, 81	bitrdi 290	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ¬ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦)))
83	82	ralbidv 3186	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ∀𝑥 ∈ ℤ ¬ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦)))
84		ralnex 3089	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℤ ¬ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦) ↔ ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
85	83, 84	bitrdi 290	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧) ↔ ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦)))
86	80, 85	imbi12d 347	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → ((𝑧 < (𝑦 + 1) → ∀𝑥 ∈ ℤ (√‘2) ≠ (𝑥 / 𝑧)) ↔ (𝑦 < (𝑦 + 1) → ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))))
87	86	rspcv 3576	. . . . 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 50	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ → ¬ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
89	88	nrex 3091	. . 3 ⊢ ¬ ∃𝑦 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦)
90		elq 12973	. . . 4 ⊢ ((√‘2) ∈ ℚ ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
91		rexcom 3292	. . . 4 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
92	90, 91	bitri 278	. . 3 ⊢ ((√‘2) ∈ ℚ ↔ ∃𝑦 ∈ ℕ ∃𝑥 ∈ ℤ (√‘2) = (𝑥 / 𝑦))
93	89, 92	mtbir 326	. 2 ⊢ ¬ (√‘2) ∈ ℚ
94	93	nelir 3065	1 ⊢ (√‘2) ∉ ℚ

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∨ wo 860   = wceq 1568   ∈ wcel 2141   ≠ wne 2956   ∉ wnel 3062  ∀wral 3077  ∃wrex 3087   class class class wbr 5108  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  ℂcc 11097  ℝcr 11098  0cc0 11099  1c1 11100   + caddc 11102   < clt 11242   ≤ cle 11243   / cdiv 11870  ℕcn 12232  2c2 12294  ℤcz 12590  ℚcq 12971  ℝ⁺crp 13015  √csqrt 15283

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1823  ax-4 1837  ax-5 1938  ax-6 1995  ax-7 2036  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176  ax-pre-sup 11177

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1571  df-fal 1581  df-ex 1808  df-nf 1812  df-sb 2095  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4595  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-er 8693  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-sup 9401  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11871  df-nn 12233  df-2 12302  df-3 12303  df-n0 12504  df-z 12591  df-uz 12862  df-q 12972  df-rp 13016  df-seq 14037  df-exp 14097  df-cj 15149  df-re 15150  df-im 15151  df-sqrt 15285  df-abs 15286

This theorem is referenced by:  sqrt2irr0  16306  nthruc  16307  2sq2  27573  nthrucw  47550