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

Theorem rtprmirr 26788
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 16675 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
21adantr 479 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑃 ∈ ℕ)
32nnred 12279 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑃 ∈ ℝ)
4 0red 11267 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 0 ∈ ℝ)
52nngt0d 12313 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 0 < 𝑃)
64, 3, 5ltled 11412 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 0 ≤ 𝑃)
7 eluzelre 12885 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ∈ ℝ)
87adantl 480 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑁 ∈ ℝ)
9 eluz2n0 12924 . . . . 5 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ≠ 0)
109adantl 480 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑁 ≠ 0)
118, 10rereccld 12092 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (1 / 𝑁) ∈ ℝ)
123, 6, 11recxpcld 26750 . 2 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℝ)
13 eluz2gt1 12956 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 1 < 𝑁)
14 recgt1i 12163 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑁) → (0 < (1 / 𝑁) ∧ (1 / 𝑁) < 1))
157, 13, 14syl2anc 582 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (0 < (1 / 𝑁) ∧ (1 / 𝑁) < 1))
1615simprd 494 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → (1 / 𝑁) < 1)
1716adantl 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (1 / 𝑁) < 1)
18 prmgt1 16698 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑃 ∈ ℙ → 1 < 𝑃)
1918adantr 479 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 1 < 𝑃)
20 1red 11265 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 1 ∈ ℝ)
213, 19, 11, 20cxpltd 26746 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((1 / 𝑁) < 1 ↔ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) < (𝑃𝑐1)))
2217, 21mpbid 231 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) < (𝑃𝑐1))
232nncnd 12280 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 𝑃 ∈ ℂ)
2423cxp1d 26733 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐1) = 𝑃)
2522, 24breqtrd 5179 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) < 𝑃)
2612, 25ltned 11400 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ≠ 𝑃)
2726neneqd 2935 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃)
2827adantr 479 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃)
2923cxp0d 26732 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐0) = 1)
3015simpld 493 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 0 < (1 / 𝑁))
3130adantl 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 0 < (1 / 𝑁))
323, 19, 4, 11cxpltd 26746 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (0 < (1 / 𝑁) ↔ (𝑃𝑐0) < (𝑃𝑐(1 / 𝑁))))
3331, 32mpbid 231 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐0) < (𝑃𝑐(1 / 𝑁)))
3429, 33eqbrtrrd 5177 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → 1 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁)))
3520, 34gtned 11399 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ≠ 1)
3635neneqd 2935 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)
3736adantr 479 . . . . . . 7 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)
38 dvdsprime 16688 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃 ↔ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃 ∨ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)))
3938adantlr 713 . . . . . . . 8 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃 ↔ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 𝑃 ∨ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) = 1)))
4039biimpd 228 . . . . . . 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 877 . . . . . 6 (((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)
42 nan 828 . . . . . 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 230 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃))
44 prmz 16676 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
45443ad2ant1 1130 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℤ)
46 eluz2nn 12920 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ (ℤ‘2) → 𝑁 ∈ ℕ)
47463ad2ant2 1131 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ)
48 simp3 1135 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ)
49 zrtdvds 26787 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)
5045, 47, 48, 49syl3anc 1368 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)
51503expia 1118 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃))
5251ancld 549 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∥ 𝑃)))
5343, 52mtod 197 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ)
541nnrpd 13068 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℝ+)
55543ad2ant1 1130 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → 𝑃 ∈ ℝ+)
5673ad2ant2 1131 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℝ)
5793ad2ant2 1131 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → 𝑁 ≠ 0)
5856, 57rereccld 12092 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → (1 / 𝑁) ∈ ℝ)
5955, 58cxpgt0d 26765 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ) → 0 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁)))
60593expia 1118 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ → 0 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁))))
6160ancld 549 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ ∧ 0 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁)))))
62 elnnz 12620 . . . . 5 ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ ↔ ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ ∧ 0 < (𝑃𝑐(1 / 𝑁))))
6361, 62imbitrrdi 251 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℕ))
6453, 63mtod 197 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ)
65443ad2ant1 1130 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 𝑃 ∈ ℤ)
66463ad2ant2 1131 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → 𝑁 ∈ ℕ)
67 simp3 1135 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ)
68 zrtelqelz 26786 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ)
6965, 66, 67, 68syl3anc 1368 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2) ∧ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ)
70693expia 1118 . . 3 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ((𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℤ))
7164, 70mtod 197 . 2 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → ¬ (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ ℚ)
7212, 71eldifd 3958 1 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ (ℤ‘2)) → (𝑃𝑐(1 / 𝑁)) ∈ (ℝ ∖ ℚ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 394  wo 845  w3a 1084   = wceq 1534  wcel 2099  wne 2930  cdif 3944   class class class wbr 5153  cfv 6554  (class class class)co 7424  cr 11157  0cc0 11158  1c1 11159   < clt 11298   / cdiv 11921  cn 12264  2c2 12319  cz 12610  cuz 12874  cq 12984  +crp 13028  cdvds 16256  cprime 16672  𝑐ccxp 26582
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2697  ax-rep 5290  ax-sep 5304  ax-nul 5311  ax-pow 5369  ax-pr 5433  ax-un 7746  ax-inf2 9684  ax-cnex 11214  ax-resscn 11215  ax-1cn 11216  ax-icn 11217  ax-addcl 11218  ax-addrcl 11219  ax-mulcl 11220  ax-mulrcl 11221  ax-mulcom 11222  ax-addass 11223  ax-mulass 11224  ax-distr 11225  ax-i2m1 11226  ax-1ne0 11227  ax-1rid 11228  ax-rnegex 11229  ax-rrecex 11230  ax-cnre 11231  ax-pre-lttri 11232  ax-pre-lttrn 11233  ax-pre-ltadd 11234  ax-pre-mulgt0 11235  ax-pre-sup 11236  ax-addf 11237
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3464  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3967  df-nul 4326  df-if 4534  df-pw 4609  df-sn 4634  df-pr 4636  df-tp 4638  df-op 4640  df-uni 4914  df-int 4955  df-iun 5003  df-iin 5004  df-br 5154  df-opab 5216  df-mpt 5237  df-tr 5271  df-id 5580  df-eprel 5586  df-po 5594  df-so 5595  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5688  df-rel 5689  df-cnv 5690  df-co 5691  df-dm 5692  df-rn 5693  df-res 5694  df-ima 5695  df-pred 6312  df-ord 6379  df-on 6380  df-lim 6381  df-suc 6382  df-iota 6506  df-fun 6556  df-fn 6557  df-f 6558  df-f1 6559  df-fo 6560  df-f1o 6561  df-fv 6562  df-isom 6563  df-riota 7380  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-of 7690  df-om 7877  df-1st 8003  df-2nd 8004  df-supp 8175  df-frecs 8296  df-wrecs 8327  df-recs 8401  df-rdg 8440  df-1o 8496  df-2o 8497  df-er 8734  df-map 8857  df-pm 8858  df-ixp 8927  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-fin 8978  df-fsupp 9406  df-fi 9454  df-sup 9485  df-inf 9486  df-oi 9553  df-card 9982  df-pnf 11300  df-mnf 11301  df-xr 11302  df-ltxr 11303  df-le 11304  df-sub 11496  df-neg 11497  df-div 11922  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-9 12334  df-n0 12525  df-z 12611  df-dec 12730  df-uz 12875  df-q 12985  df-rp 13029  df-xneg 13146  df-xadd 13147  df-xmul 13148  df-ioo 13382  df-ioc 13383  df-ico 13384  df-icc 13385  df-fz 13539  df-fzo 13682  df-fl 13812  df-mod 13890  df-seq 14022  df-exp 14082  df-fac 14291  df-bc 14320  df-hash 14348  df-shft 15072  df-cj 15104  df-re 15105  df-im 15106  df-sqrt 15240  df-abs 15241  df-limsup 15473  df-clim 15490  df-rlim 15491  df-sum 15691  df-ef 16069  df-sin 16071  df-cos 16072  df-pi 16074  df-dvds 16257  df-gcd 16495  df-prm 16673  df-numer 16737  df-denom 16738  df-struct 17149  df-sets 17166  df-slot 17184  df-ndx 17196  df-base 17214  df-ress 17243  df-plusg 17279  df-mulr 17280  df-starv 17281  df-sca 17282  df-vsca 17283  df-ip 17284  df-tset 17285  df-ple 17286  df-ds 17288  df-unif 17289  df-hom 17290  df-cco 17291  df-rest 17437  df-topn 17438  df-0g 17456  df-gsum 17457  df-topgen 17458  df-pt 17459  df-prds 17462  df-xrs 17517  df-qtop 17522  df-imas 17523  df-xps 17525  df-mre 17599  df-mrc 17600  df-acs 17602  df-mgm 18633  df-sgrp 18712  df-mnd 18728  df-submnd 18774  df-mulg 19062  df-cntz 19311  df-cmn 19780  df-psmet 21335  df-xmet 21336  df-met 21337  df-bl 21338  df-mopn 21339  df-fbas 21340  df-fg 21341  df-cnfld 21344  df-top 22887  df-topon 22904  df-topsp 22926  df-bases 22940  df-cld 23014  df-ntr 23015  df-cls 23016  df-nei 23093  df-lp 23131  df-perf 23132  df-cn 23222  df-cnp 23223  df-haus 23310  df-tx 23557  df-hmeo 23750  df-fil 23841  df-fm 23933  df-flim 23934  df-flf 23935  df-xms 24317  df-ms 24318  df-tms 24319  df-cncf 24889  df-limc 25886  df-dv 25887  df-log 26583  df-cxp 26584
This theorem is referenced by:  2sqr3minply  33607  fltne  42298
  Copyright terms: Public domain W3C validator
OSZAR »