Users' Mathboxes Mathbox for Ender Ting < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sqrtnnaa Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sqrtnnaa 47632
Description: Square root of a natural number is algebraic. (Contributed by Ender Ting, 21-Jul-2026.)
Assertion
Ref Expression
sqrtnnaa (𝐴 ∈ ℕ → (√‘𝐴) ∈ 𝔸)

Proof of Theorem sqrtnnaa
Dummy variables 𝑥 𝑡 𝑝 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nncn 12245 . . . 4 (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ∈ ℂ)
2 sqrtcl 15418 . . . 4 (𝐴 ∈ ℂ → (√‘𝐴) ∈ ℂ)
31, 2syl 18 . . 3 (𝐴 ∈ ℕ → (√‘𝐴) ∈ ℂ)
4 zsscn 12603 . . . . . . . 8 ℤ ⊆ ℂ
5 1z 12628 . . . . . . . 8 1 ∈ ℤ
6 2nn0 12525 . . . . . . . 8 2 ∈ ℕ0
7 plypow 26371 . . . . . . . 8 ((ℤ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ0) → (𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∈ (Poly‘ℤ))
84, 5, 6, 7mp3an 1490 . . . . . . 7 (𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∈ (Poly‘ℤ)
98a1i 11 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ → (𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∈ (Poly‘ℤ))
104a1i 11 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → ℤ ⊆ ℂ)
11 nnz 12616 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ∈ ℤ)
12 plyconst 26372 . . . . . . 7 ((ℤ ⊆ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (ℂ × {𝐴}) ∈ (Poly‘ℤ))
1310, 11, 12syl2anc 595 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ → (ℂ × {𝐴}) ∈ (Poly‘ℤ))
14 zaddcl 12638 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℤ) → (𝑥 + 𝑝) ∈ ℤ)
1514adantl 486 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℤ)) → (𝑥 + 𝑝) ∈ ℤ)
16 zmulcl 12647 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℤ) → (𝑥 · 𝑝) ∈ ℤ)
1716adantl 486 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℤ)) → (𝑥 · 𝑝) ∈ ℤ)
18 neg1z 12634 . . . . . . 7 -1 ∈ ℤ
1918a1i 11 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ → -1 ∈ ℤ)
209, 13, 15, 17, 19plysub 26385 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) ∈ (Poly‘ℤ))
21 0cnd 11203 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ → 0 ∈ ℂ)
22 ovex 7443 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑡↑2) ∈ V
2322rgenw 3083 . . . . . . . . . . . 12 𝑡 ∈ ℂ (𝑡↑2) ∈ V
2423a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∈ ℕ → ∀𝑡 ∈ ℂ (𝑡↑2) ∈ V)
25 nfcv 2925 . . . . . . . . . . . 12 𝑡
2625mptfnf 6670 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑡 ∈ ℂ (𝑡↑2) ∈ V ↔ (𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) Fn ℂ)
2724, 26sylib 221 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ ℕ → (𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) Fn ℂ)
28 fnconstg 6766 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ ℕ → (ℂ × {𝐴}) Fn ℂ)
2927, 28jca 520 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) Fn ℂ ∧ (ℂ × {𝐴}) Fn ℂ))
30 cnex 11185 . . . . . . . . . . 11 ℂ ∈ V
3130a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ ℕ → ℂ ∈ V)
3231, 21jca 520 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℕ → (ℂ ∈ V ∧ 0 ∈ ℂ))
33 fnfvof 7691 . . . . . . . . 9 ((((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) Fn ℂ ∧ (ℂ × {𝐴}) Fn ℂ) ∧ (ℂ ∈ V ∧ 0 ∈ ℂ)) → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘0) = (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘0) − ((ℂ × {𝐴})‘0)))
3429, 32, 33syl2anc 595 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℕ → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘0) = (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘0) − ((ℂ × {𝐴})‘0)))
35 0cn 11202 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℂ
36 oveq1 7417 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑡 = 0 → (𝑡↑2) = (0↑2))
37 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) = (𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))
38 ovex 7443 . . . . . . . . . . . . 13 (0↑2) ∈ V
3936, 37, 38fvmpt 6989 . . . . . . . . . . . 12 (0 ∈ ℂ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘0) = (0↑2))
4035, 39ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘0) = (0↑2)
41 sq0 14233 . . . . . . . . . . 11 (0↑2) = 0
4240, 41eqtri 2786 . . . . . . . . . 10 ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘0) = 0
4342a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘0) = 0)
44 id 23 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ∈ ℕ)
45 fvconst2g 7200 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 0 ∈ ℂ) → ((ℂ × {𝐴})‘0) = 𝐴)
4644, 21, 45syl2anc 595 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℕ → ((ℂ × {𝐴})‘0) = 𝐴)
4743, 46oveq12d 7428 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℕ → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘0) − ((ℂ × {𝐴})‘0)) = (0 − 𝐴))
4834, 47eqtrd 2798 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘0) = (0 − 𝐴))
49 nnne0 12274 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℕ → 𝐴 ≠ 0)
5049necomd 3013 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℕ → 0 ≠ 𝐴)
5121, 1, 50subne0d 11582 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → (0 − 𝐴) ≠ 0)
5248, 51eqnetrd 3025 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘0) ≠ 0)
53 ne0p 26373 . . . . . 6 ((0 ∈ ℂ ∧ (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘0) ≠ 0) → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) ≠ 0𝑝)
5421, 52, 53syl2anc 595 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) ≠ 0𝑝)
55 eldifsn 4753 . . . . 5 (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) ∈ ((Poly‘ℤ) ∖ {0𝑝}) ↔ (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) ∈ (Poly‘ℤ) ∧ ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) ≠ 0𝑝))
5620, 54, 55sylanbrc 594 . . . 4 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) ∈ ((Poly‘ℤ) ∖ {0𝑝}))
5731, 3jca 520 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → (ℂ ∈ V ∧ (√‘𝐴) ∈ ℂ))
58 fnfvof 7691 . . . . . . 7 ((((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) Fn ℂ ∧ (ℂ × {𝐴}) Fn ℂ) ∧ (ℂ ∈ V ∧ (√‘𝐴) ∈ ℂ)) → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘(√‘𝐴)) = (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘(√‘𝐴)) − ((ℂ × {𝐴})‘(√‘𝐴))))
5929, 57, 58syl2anc 595 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘(√‘𝐴)) = (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘(√‘𝐴)) − ((ℂ × {𝐴})‘(√‘𝐴))))
60 oveq1 7417 . . . . . . . . . 10 (𝑡 = (√‘𝐴) → (𝑡↑2) = ((√‘𝐴)↑2))
61 ovex 7443 . . . . . . . . . 10 ((√‘𝐴)↑2) ∈ V
6260, 37, 61fvmpt 6989 . . . . . . . . 9 ((√‘𝐴) ∈ ℂ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘(√‘𝐴)) = ((√‘𝐴)↑2))
633, 62syl 18 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘(√‘𝐴)) = ((√‘𝐴)↑2))
64 sqrtth 15421 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℂ → ((√‘𝐴)↑2) = 𝐴)
651, 64syl 18 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℕ → ((√‘𝐴)↑2) = 𝐴)
6663, 65eqtrd 2798 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘(√‘𝐴)) = 𝐴)
67 fvconst2g 7200 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ (√‘𝐴) ∈ ℂ) → ((ℂ × {𝐴})‘(√‘𝐴)) = 𝐴)
6844, 3, 67syl2anc 595 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℕ → ((ℂ × {𝐴})‘(√‘𝐴)) = 𝐴)
6966, 68oveq12d 7428 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℕ → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2))‘(√‘𝐴)) − ((ℂ × {𝐴})‘(√‘𝐴))) = (𝐴𝐴))
7059, 69eqtrd 2798 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℕ → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘(√‘𝐴)) = (𝐴𝐴))
71 subid 11481 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴𝐴) = 0)
721, 71syl 18 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℕ → (𝐴𝐴) = 0)
7370, 72eqtrd 2798 . . . 4 (𝐴 ∈ ℕ → (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘(√‘𝐴)) = 0)
74 fveq1 6880 . . . . . 6 (𝑥 = ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) → (𝑥‘(√‘𝐴)) = (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘(√‘𝐴)))
7574eqeq1d 2765 . . . . 5 (𝑥 = ((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) → ((𝑥‘(√‘𝐴)) = 0 ↔ (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘(√‘𝐴)) = 0))
7675rspcev 3581 . . . 4 ((((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴})) ∈ ((Poly‘ℤ) ∖ {0𝑝}) ∧ (((𝑡 ∈ ℂ ↦ (𝑡↑2)) ∘f − (ℂ × {𝐴}))‘(√‘𝐴)) = 0) → ∃𝑥 ∈ ((Poly‘ℤ) ∖ {0𝑝})(𝑥‘(√‘𝐴)) = 0)
7756, 73, 76syl2anc 595 . . 3 (𝐴 ∈ ℕ → ∃𝑥 ∈ ((Poly‘ℤ) ∖ {0𝑝})(𝑥‘(√‘𝐴)) = 0)
783, 77jca 520 . 2 (𝐴 ∈ ℕ → ((√‘𝐴) ∈ ℂ ∧ ∃𝑥 ∈ ((Poly‘ℤ) ∖ {0𝑝})(𝑥‘(√‘𝐴)) = 0))
79 elaa 26486 . 2 ((√‘𝐴) ∈ 𝔸 ↔ ((√‘𝐴) ∈ ℂ ∧ ∃𝑥 ∈ ((Poly‘ℤ) ∖ {0𝑝})(𝑥‘(√‘𝐴)) = 0))
8078, 79sylibr 237 1 (𝐴 ∈ ℕ → (√‘𝐴) ∈ 𝔸)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 400   = wceq 1570  wcel 2143  wne 2958  wral 3079  wrex 3089  Vcvv 3455  cdif 3902  wss 3905  {csn 4589  cmpt 5192   × cxp 5659   Fn wfn 6531  cfv 6536  (class class class)co 7410  f cof 7672  cc 11102  0cc0 11104  1c1 11105   + caddc 11107   · cmul 11109  cmin 11445  -cneg 11446  cn 12237  2c2 12299  0cn0 12508  cz 12595  cexp 14102  csqrt 15289  0𝑝c0p 25837  Polycply 26350  𝔸caa 26484
This proof depends on 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 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-inf2 9606  ax-cnex 11160  ax-resscn 11161  ax-1cn 11162  ax-icn 11163  ax-addcl 11164  ax-addrcl 11165  ax-mulcl 11166  ax-mulrcl 11167  ax-mulcom 11168  ax-addass 11169  ax-mulass 11170  ax-distr 11171  ax-i2m1 11172  ax-1ne0 11173  ax-1rid 11174  ax-rnegex 11175  ax-rrecex 11176  ax-cnre 11177  ax-pre-lttri 11178  ax-pre-lttrn 11179  ax-pre-ltadd 11180  ax-pre-mulgt0 11181  ax-pre-sup 11182
This proof 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 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  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-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-er 8690  df-map 8822  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-sup 9398  df-oi 9468  df-card 9930  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11447  df-neg 11448  df-div 11876  df-nn 12238  df-2 12307  df-3 12308  df-n0 12509  df-z 12596  df-uz 12867  df-rp 13021  df-fz 13540  df-fzo 13688  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14372  df-cj 15155  df-re 15156  df-im 15157  df-sqrt 15291  df-abs 15292  df-clim 15544  df-sum 15743  df-0p 25838  df-ply 26354  df-aa 26485
This theorem is used by:  nthrucw  47635
  Copyright terms: Public domain W3C validator