Metamath Proof Explorer


Theorem 1re

Description: The number 1 is real. This used to be one of our postulates for complex numbers, but Eric Schmidt discovered that it could be derived from a weaker postulate, ax-1cn , by exploiting properties of the imaginary unit _i . (Contributed by Eric Schmidt, 11-Apr-2007) (Revised by Scott Fenton, 3-Jan-2013)

Ref Expression
Assertion 1re ⊢ 1 ∈ ℝ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ax-1ne0 ⊢ 1 ≠ 0
2 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
3 cnre ⊢ 1 ∈ ℂ → ∃ a ∈ ℝ ∃ b ∈ ℝ 1 = a + i ⁢ b
4 2 3 ax-mp ⊢ ∃ a ∈ ℝ ∃ b ∈ ℝ 1 = a + i ⁢ b
5 neeq1 ⊢ 1 = a + i ⁢ b → 1 ≠ 0 ↔ a + i ⁢ b ≠ 0
6 5 biimpcd ⊢ 1 ≠ 0 → 1 = a + i ⁢ b → a + i ⁢ b ≠ 0
7 0cn ⊢ 0 ∈ ℂ
8 cnre ⊢ 0 ∈ ℂ → ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ 0 = c + i ⁢ d
9 7 8 ax-mp ⊢ ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ 0 = c + i ⁢ d
10 neeq2 ⊢ 0 = c + i ⁢ d → a + i ⁢ b ≠ 0 ↔ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d
11 10 biimpcd ⊢ a + i ⁢ b ≠ 0 → 0 = c + i ⁢ d → a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d
12 11 reximdv ⊢ a + i ⁢ b ≠ 0 → ∃ d ∈ ℝ 0 = c + i ⁢ d → ∃ d ∈ ℝ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d
13 12 reximdv ⊢ a + i ⁢ b ≠ 0 → ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ 0 = c + i ⁢ d → ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d
14 6 9 13 syl6mpi ⊢ 1 ≠ 0 → 1 = a + i ⁢ b → ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d
15 14 reximdv ⊢ 1 ≠ 0 → ∃ b ∈ ℝ 1 = a + i ⁢ b → ∃ b ∈ ℝ ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d
16 15 reximdv ⊢ 1 ≠ 0 → ∃ a ∈ ℝ ∃ b ∈ ℝ 1 = a + i ⁢ b → ∃ a ∈ ℝ ∃ b ∈ ℝ ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d
17 4 16 mpi ⊢ 1 ≠ 0 → ∃ a ∈ ℝ ∃ b ∈ ℝ ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d
18 id ⊢ a = c → a = c
19 oveq2 ⊢ b = d → i ⁢ b = i ⁢ d
20 18 19 oveqan12d ⊢ a = c ∧ b = d → a + i ⁢ b = c + i ⁢ d
21 20 expcom ⊢ b = d → a = c → a + i ⁢ b = c + i ⁢ d
22 21 necon3d ⊢ b = d → a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d → a ≠ c
23 22 com12 ⊢ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d → b = d → a ≠ c
24 23 necon3bd ⊢ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d → ¬ a ≠ c → b ≠ d
25 24 orrd ⊢ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d → a ≠ c ∨ b ≠ d
26 neeq1 ⊢ x = a → x ≠ y ↔ a ≠ y
27 neeq2 ⊢ y = c → a ≠ y ↔ a ≠ c
28 26 27 rspc2ev ⊢ a ∈ ℝ ∧ c ∈ ℝ ∧ a ≠ c → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
29 28 3expia ⊢ a ∈ ℝ ∧ c ∈ ℝ → a ≠ c → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
30 29 ad2ant2r ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a ≠ c → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
31 neeq1 ⊢ x = b → x ≠ y ↔ b ≠ y
32 neeq2 ⊢ y = d → b ≠ y ↔ b ≠ d
33 31 32 rspc2ev ⊢ b ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b ≠ d → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
34 33 3expia ⊢ b ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → b ≠ d → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
35 34 ad2ant2l ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → b ≠ d → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
36 30 35 jaod ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a ≠ c ∨ b ≠ d → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
37 25 36 syl5 ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
38 37 rexlimdvva ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ → ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
39 38 rexlimivv ⊢ ∃ a ∈ ℝ ∃ b ∈ ℝ ∃ c ∈ ℝ ∃ d ∈ ℝ a + i ⁢ b ≠ c + i ⁢ d → ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
40 1 17 39 mp2b ⊢ ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y
41 eqtr3 ⊢ x = 0 ∧ y = 0 → x = y
42 41 ex ⊢ x = 0 → y = 0 → x = y
43 42 necon3d ⊢ x = 0 → x ≠ y → y ≠ 0
44 neeq1 ⊢ z = y → z ≠ 0 ↔ y ≠ 0
45 44 rspcev ⊢ y ∈ ℝ ∧ y ≠ 0 → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
46 45 expcom ⊢ y ≠ 0 → y ∈ ℝ → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
47 43 46 syl6 ⊢ x = 0 → x ≠ y → y ∈ ℝ → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
48 47 com23 ⊢ x = 0 → y ∈ ℝ → x ≠ y → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
49 48 adantld ⊢ x = 0 → x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → x ≠ y → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
50 neeq1 ⊢ z = x → z ≠ 0 ↔ x ≠ 0
51 50 rspcev ⊢ x ∈ ℝ ∧ x ≠ 0 → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
52 51 expcom ⊢ x ≠ 0 → x ∈ ℝ → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
53 52 adantrd ⊢ x ≠ 0 → x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
54 53 a1dd ⊢ x ≠ 0 → x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → x ≠ y → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
55 49 54 pm2.61ine ⊢ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → x ≠ y → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
56 55 rexlimivv ⊢ ∃ x ∈ ℝ ∃ y ∈ ℝ x ≠ y → ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0
57 ax-rrecex ⊢ z ∈ ℝ ∧ z ≠ 0 → ∃ x ∈ ℝ z ⁢ x = 1
58 remulcl ⊢ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ → z ⁢ x ∈ ℝ
59 58 adantlr ⊢ z ∈ ℝ ∧ z ≠ 0 ∧ x ∈ ℝ → z ⁢ x ∈ ℝ
60 eleq1 ⊢ z ⁢ x = 1 → z ⁢ x ∈ ℝ ↔ 1 ∈ ℝ
61 59 60 syl5ibcom ⊢ z ∈ ℝ ∧ z ≠ 0 ∧ x ∈ ℝ → z ⁢ x = 1 → 1 ∈ ℝ
62 61 rexlimdva ⊢ z ∈ ℝ ∧ z ≠ 0 → ∃ x ∈ ℝ z ⁢ x = 1 → 1 ∈ ℝ
63 57 62 mpd ⊢ z ∈ ℝ ∧ z ≠ 0 → 1 ∈ ℝ
64 63 rexlimiva ⊢ ∃ z ∈ ℝ z ≠ 0 → 1 ∈ ℝ
65 40 56 64 mp2b ⊢ 1 ∈ ℝ