Theorem zrtelqelz 26695

Description: If the 𝑁-th root of an integer 𝐴 is rational, that root is must be an integer. Similar to zsqrtelqelz 16669, generalized to positive integer roots. (Contributed by Steven Nguyen, 6-Apr-2023.)

Assertion

Ref	Expression
zrtelqelz	⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ)

Proof of Theorem zrtelqelz

Step	Hyp	Ref	Expression
1		qdencl 16652	. . . . 5 ⊢ ((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ → (denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))) ∈ ℕ)
2	1	3ad2ant3 1135	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))) ∈ ℕ)
3	2	nnrpd 12932	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))) ∈ ℝ+)
4		1rp 12894	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℝ+
5	4	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 1 ∈ ℝ+)
6		simp2 1137	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 𝑁 ∈ ℕ)
7	6	nnzd 12495	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 𝑁 ∈ ℤ)
8		1exp 13998	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (1↑𝑁) = 1)
9	7, 8	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (1↑𝑁) = 1)
10		zcn 12473	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℂ)
11	10	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 𝐴 ∈ ℂ)
12		cxproot 26626	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))↑𝑁) = 𝐴)
13	11, 6, 12	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → ((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))↑𝑁) = 𝐴)
14	13	fveq2d 6826	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (denom‘((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))↑𝑁)) = (denom‘𝐴))
15		zq 12852	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℚ)
16		qden1elz 16668	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℚ → ((denom‘𝐴) = 1 ↔ 𝐴 ∈ ℤ))
17	15, 16	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → ((denom‘𝐴) = 1 ↔ 𝐴 ∈ ℤ))
18	17	ibir 268	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℤ → (denom‘𝐴) = 1)
19	18	3ad2ant1 1133	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (denom‘𝐴) = 1)
20	14, 19	eqtrd 2766	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (denom‘((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))↑𝑁)) = 1)
21		simp3 1138	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ)
22	6	nnnn0d 12442	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 𝑁 ∈ ℕ0)
23		denexp 16673	. . . . 5 ⊢ (((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (denom‘((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))↑𝑁)) = ((denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)))↑𝑁))
24	21, 22, 23	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (denom‘((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))↑𝑁)) = ((denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)))↑𝑁))
25	9, 20, 24	3eqtr2rd 2773	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → ((denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)))↑𝑁) = (1↑𝑁))
26	3, 5, 6, 25	exp11nnd 14168	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))) = 1)
27		qden1elz 16668	. . 3 ⊢ ((𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ → ((denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))) = 1 ↔ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ))
28	27	3ad2ant3 1135	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → ((denom‘(𝐴↑𝑐(1 / 𝑁))) = 1 ↔ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ))
29	26, 28	mpbid 232	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝐴↑𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ w3a 1086   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  ℂcc 11004  1c1 11007   / cdiv 11774  ℕcn 12125  ℕ₀cn0 12381  ℤcz 12468  ℚcq 12846  ℝ⁺crp 12890  ↑cexp 13968  denomcdenom 16645  ↑_𝑐ccxp 26491

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668  ax-inf2 9531  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083  ax-pre-sup 11084  ax-addf 11085

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-tp 4578  df-op 4580  df-uni 4857  df-int 4896  df-iun 4941  df-iin 4942  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-se 5568  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-isom 6490  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-of 7610  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8091  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-2o 8386  df-er 8622  df-map 8752  df-pm 8753  df-ixp 8822  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-fsupp 9246  df-fi 9295  df-sup 9326  df-inf 9327  df-oi 9396  df-card 9832  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-div 11775  df-nn 12126  df-2 12188  df-3 12189  df-4 12190  df-5 12191  df-6 12192  df-7 12193  df-8 12194  df-9 12195  df-n0 12382  df-z 12469  df-dec 12589  df-uz 12733  df-q 12847  df-rp 12891  df-xneg 13011  df-xadd 13012  df-xmul 13013  df-ioo 13249  df-ioc 13250  df-ico 13251  df-icc 13252  df-fz 13408  df-fzo 13555  df-fl 13696  df-mod 13774  df-seq 13909  df-exp 13969  df-fac 14181  df-bc 14210  df-hash 14238  df-shft 14974  df-cj 15006  df-re 15007  df-im 15008  df-sqrt 15142  df-abs 15143  df-limsup 15378  df-clim 15395  df-rlim 15396  df-sum 15594  df-ef 15974  df-sin 15976  df-cos 15977  df-pi 15979  df-dvds 16164  df-gcd 16406  df-numer 16646  df-denom 16647  df-struct 17058  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-ress 17142  df-plusg 17174  df-mulr 17175  df-starv 17176  df-sca 17177  df-vsca 17178  df-ip 17179  df-tset 17180  df-ple 17181  df-ds 17183  df-unif 17184  df-hom 17185  df-cco 17186  df-rest 17326  df-topn 17327  df-0g 17345  df-gsum 17346  df-topgen 17347  df-pt 17348  df-prds 17351  df-xrs 17406  df-qtop 17411  df-imas 17412  df-xps 17414  df-mre 17488  df-mrc 17489  df-acs 17491  df-mgm 18548  df-sgrp 18627  df-mnd 18643  df-submnd 18692  df-mulg 18981  df-cntz 19229  df-cmn 19694  df-psmet 21283  df-xmet 21284  df-met 21285  df-bl 21286  df-mopn 21287  df-fbas 21288  df-fg 21289  df-cnfld 21292  df-top 22809  df-topon 22826  df-topsp 22848  df-bases 22861  df-cld 22934  df-ntr 22935  df-cls 22936  df-nei 23013  df-lp 23051  df-perf 23052  df-cn 23142  df-cnp 23143  df-haus 23230  df-tx 23477  df-hmeo 23670  df-fil 23761  df-fm 23853  df-flim 23854  df-flf 23855  df-xms 24235  df-ms 24236  df-tms 24237  df-cncf 24798  df-limc 25794  df-dv 25795  df-log 26492  df-cxp 26493

This theorem is referenced by:  rtprmirr  26697