Metamath Proof Explorer


Theorem sq01

Description: If a complex number equals its square, it must be 0 or 1. (Contributed by NM, 6-Jun-2006)

Ref Expression
Assertion sq01 ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด โ†” ( ๐ด = 0 โˆจ ๐ด = 1 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-ne โŠข ( ๐ด โ‰  0 โ†” ยฌ ๐ด = 0 )
2 sqval โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ( ๐ด ยท ๐ด ) )
3 mulrid โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐ด ยท 1 ) = ๐ด )
4 3 eqcomd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ๐ด = ( ๐ด ยท 1 ) )
5 2 4 eqeq12d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด โ†” ( ๐ด ยท ๐ด ) = ( ๐ด ยท 1 ) ) )
6 5 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด โ†” ( ๐ด ยท ๐ด ) = ( ๐ด ยท 1 ) ) )
7 ax-1cn โŠข 1 โˆˆ โ„‚
8 mulcan โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚ โˆง ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยท ๐ด ) = ( ๐ด ยท 1 ) โ†” ๐ด = 1 ) )
9 7 8 mp3an2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยท ๐ด ) = ( ๐ด ยท 1 ) โ†” ๐ด = 1 ) )
10 9 anabss5 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐ด ยท ๐ด ) = ( ๐ด ยท 1 ) โ†” ๐ด = 1 ) )
11 6 10 bitrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด โ†” ๐ด = 1 ) )
12 11 biimpd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด โ†’ ๐ด = 1 ) )
13 12 impancom โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด ) โ†’ ( ๐ด โ‰  0 โ†’ ๐ด = 1 ) )
14 1 13 biimtrrid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด ) โ†’ ( ยฌ ๐ด = 0 โ†’ ๐ด = 1 ) )
15 14 orrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด ) โ†’ ( ๐ด = 0 โˆจ ๐ด = 1 ) )
16 15 ex โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด โ†’ ( ๐ด = 0 โˆจ ๐ด = 1 ) ) )
17 sq0 โŠข ( 0 โ†‘ 2 ) = 0
18 oveq1 โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ( 0 โ†‘ 2 ) )
19 id โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ๐ด = 0 )
20 17 18 19 3eqtr4a โŠข ( ๐ด = 0 โ†’ ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด )
21 sq1 โŠข ( 1 โ†‘ 2 ) = 1
22 oveq1 โŠข ( ๐ด = 1 โ†’ ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ( 1 โ†‘ 2 ) )
23 id โŠข ( ๐ด = 1 โ†’ ๐ด = 1 )
24 21 22 23 3eqtr4a โŠข ( ๐ด = 1 โ†’ ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด )
25 20 24 jaoi โŠข ( ( ๐ด = 0 โˆจ ๐ด = 1 ) โ†’ ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด )
26 16 25 impbid1 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) = ๐ด โ†” ( ๐ด = 0 โˆจ ๐ด = 1 ) ) )