Metamath Proof Explorer


Theorem constrrecl

Description: Constructible numbers are closed under taking the real part. (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Nov-2025)

Ref Expression
Hypothesis constrcjcl.1 ⊢ φ → X ∈ Constr
Assertion constrrecl ⊢ φ → ℜ ⁡ X ∈ Constr

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 constrcjcl.1 ⊢ φ → X ∈ Constr
2 simpr ⊢ φ ∧ X ∈ ℝ → X ∈ ℝ
3 2 rered ⊢ φ ∧ X ∈ ℝ → ℜ ⁡ X = X
4 1 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ ℝ → X ∈ Constr
5 3 4 eqeltrd ⊢ φ ∧ X ∈ ℝ → ℜ ⁡ X ∈ Constr
6 0zd ⊢ φ → 0 ∈ ℤ
7 6 zconstr ⊢ φ → 0 ∈ Constr
8 7 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → 0 ∈ Constr
9 1zzd ⊢ φ → 1 ∈ ℤ
10 9 zconstr ⊢ φ → 1 ∈ Constr
11 10 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → 1 ∈ Constr
12 1 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → X ∈ Constr
13 1 constrcjcl ⊢ φ → X ‾ ∈ Constr
14 13 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → X ‾ ∈ Constr
15 1 constrcn ⊢ φ → X ∈ ℂ
16 15 recld ⊢ φ → ℜ ⁡ X ∈ ℝ
17 16 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → ℜ ⁡ X ∈ ℝ
18 halfre ⊢ 1 2 ∈ ℝ
19 18 a1i ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → 1 2 ∈ ℝ
20 16 recnd ⊢ φ → ℜ ⁡ X ∈ ℂ
21 20 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → ℜ ⁡ X ∈ ℂ
22 1cnd ⊢ φ → 1 ∈ ℂ
23 22 subid1d ⊢ φ → 1 − 0 = 1
24 23 22 eqeltrd ⊢ φ → 1 − 0 ∈ ℂ
25 20 24 mulcld ⊢ φ → ℜ ⁡ X ⁢ 1 − 0 ∈ ℂ
26 25 addlidd ⊢ φ → 0 + ℜ ⁡ X ⁢ 1 − 0 = ℜ ⁡ X ⁢ 1 − 0
27 23 oveq2d ⊢ φ → ℜ ⁡ X ⁢ 1 − 0 = ℜ ⁡ X ⋅ 1
28 20 mulridd ⊢ φ → ℜ ⁡ X ⋅ 1 = ℜ ⁡ X
29 26 27 28 3eqtrrd ⊢ φ → ℜ ⁡ X = 0 + ℜ ⁡ X ⁢ 1 − 0
30 29 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → ℜ ⁡ X = 0 + ℜ ⁡ X ⁢ 1 − 0
31 15 cjcld ⊢ φ → X ‾ ∈ ℂ
32 15 31 addcld ⊢ φ → X + X ‾ ∈ ℂ
33 2cnd ⊢ φ → 2 ∈ ℂ
34 2ne0 ⊢ 2 ≠ 0
35 34 a1i ⊢ φ → 2 ≠ 0
36 32 33 35 divrec2d ⊢ φ → X + X ‾ 2 = 1 2 ⁢ X + X ‾
37 reval ⊢ X ∈ ℂ → ℜ ⁡ X = X + X ‾ 2
38 15 37 syl ⊢ φ → ℜ ⁡ X = X + X ‾ 2
39 18 a1i ⊢ φ → 1 2 ∈ ℝ
40 39 recnd ⊢ φ → 1 2 ∈ ℂ
41 40 31 15 subdid ⊢ φ → 1 2 ⁢ X ‾ − X = 1 2 ⁢ X ‾ − 1 2 ⁢ X
42 41 oveq2d ⊢ φ → X + 1 2 ⁢ X ‾ − X = X + 1 2 ⁢ X ‾ - 1 2 ⁢ X
43 40 15 mulcld ⊢ φ → 1 2 ⁢ X ∈ ℂ
44 40 31 mulcld ⊢ φ → 1 2 ⁢ X ‾ ∈ ℂ
45 15 43 44 subadd23d ⊢ φ → X - 1 2 ⁢ X + 1 2 ⁢ X ‾ = X + 1 2 ⁢ X ‾ - 1 2 ⁢ X
46 22 40 15 subdird ⊢ φ → 1 − 1 2 ⁢ X = 1 ⁢ X − 1 2 ⁢ X
47 1mhlfehlf ⊢ 1 − 1 2 = 1 2
48 47 a1i ⊢ φ → 1 − 1 2 = 1 2
49 48 oveq1d ⊢ φ → 1 − 1 2 ⁢ X = 1 2 ⁢ X
50 15 mullidd ⊢ φ → 1 ⁢ X = X
51 50 oveq1d ⊢ φ → 1 ⁢ X − 1 2 ⁢ X = X − 1 2 ⁢ X
52 46 49 51 3eqtr3rd ⊢ φ → X − 1 2 ⁢ X = 1 2 ⁢ X
53 52 oveq1d ⊢ φ → X - 1 2 ⁢ X + 1 2 ⁢ X ‾ = 1 2 ⁢ X + 1 2 ⁢ X ‾
54 40 15 31 adddid ⊢ φ → 1 2 ⁢ X + X ‾ = 1 2 ⁢ X + 1 2 ⁢ X ‾
55 53 54 eqtr4d ⊢ φ → X - 1 2 ⁢ X + 1 2 ⁢ X ‾ = 1 2 ⁢ X + X ‾
56 42 45 55 3eqtr2d ⊢ φ → X + 1 2 ⁢ X ‾ − X = 1 2 ⁢ X + X ‾
57 36 38 56 3eqtr4d ⊢ φ → ℜ ⁡ X = X + 1 2 ⁢ X ‾ − X
58 57 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → ℜ ⁡ X = X + 1 2 ⁢ X ‾ − X
59 23 fveq2d ⊢ φ → 1 − 0 ‾ = 1 ‾
60 1red ⊢ φ → 1 ∈ ℝ
61 60 cjred ⊢ φ → 1 ‾ = 1
62 59 61 eqtrd ⊢ φ → 1 − 0 ‾ = 1
63 62 oveq1d ⊢ φ → 1 − 0 ‾ ⁢ X ‾ − X = 1 ⁢ X ‾ − X
64 31 15 subcld ⊢ φ → X ‾ − X ∈ ℂ
65 64 mullidd ⊢ φ → 1 ⁢ X ‾ − X = X ‾ − X
66 63 65 eqtrd ⊢ φ → 1 − 0 ‾ ⁢ X ‾ − X = X ‾ − X
67 66 fveq2d ⊢ φ → ℑ ⁡ 1 − 0 ‾ ⁢ X ‾ − X = ℑ ⁡ X ‾ − X
68 67 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → ℑ ⁡ 1 − 0 ‾ ⁢ X ‾ − X = ℑ ⁡ X ‾ − X
69 15 adantr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X ∈ ℂ
70 imval2 ⊢ X ∈ ℂ → ℑ ⁡ X = X − X ‾ 2 ⁢ i
71 15 70 syl ⊢ φ → ℑ ⁡ X = X − X ‾ 2 ⁢ i
72 71 adantr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → ℑ ⁡ X = X − X ‾ 2 ⁢ i
73 15 31 subcld ⊢ φ → X − X ‾ ∈ ℂ
74 73 adantr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X − X ‾ ∈ ℂ
75 64 adantr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X ‾ − X ∈ ℂ
76 75 imnegd ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → ℑ ⁡ − X ‾ − X = − ℑ ⁡ X ‾ − X
77 31 adantr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X ‾ ∈ ℂ
78 77 69 negsubdi2d ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → − X ‾ − X = X − X ‾
79 78 fveq2d ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → ℑ ⁡ − X ‾ − X = ℑ ⁡ X − X ‾
80 simpr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → ℑ ⁡ X ‾ − X = 0
81 80 negeqd ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → − ℑ ⁡ X ‾ − X = − 0
82 76 79 81 3eqtr3d ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → ℑ ⁡ X − X ‾ = − 0
83 neg0 ⊢ − 0 = 0
84 82 83 eqtrdi ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → ℑ ⁡ X − X ‾ = 0
85 74 84 reim0bd ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X − X ‾ ∈ ℝ
86 cjth ⊢ X ∈ ℂ → X + X ‾ ∈ ℝ ∧ i ⁢ X − X ‾ ∈ ℝ
87 15 86 syl ⊢ φ → X + X ‾ ∈ ℝ ∧ i ⁢ X − X ‾ ∈ ℝ
88 87 simprd ⊢ φ → i ⁢ X − X ‾ ∈ ℝ
89 88 adantr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → i ⁢ X − X ‾ ∈ ℝ
90 rimul ⊢ X − X ‾ ∈ ℝ ∧ i ⁢ X − X ‾ ∈ ℝ → X − X ‾ = 0
91 85 89 90 syl2anc ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X − X ‾ = 0
92 91 oveq1d ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X − X ‾ 2 ⁢ i = 0 2 ⁢ i
93 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
94 93 a1i ⊢ φ → i ∈ ℂ
95 33 94 mulcld ⊢ φ → 2 ⁢ i ∈ ℂ
96 95 adantr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → 2 ⁢ i ∈ ℂ
97 ine0 ⊢ i ≠ 0
98 97 a1i ⊢ φ → i ≠ 0
99 33 94 35 98 mulne0d ⊢ φ → 2 ⁢ i ≠ 0
100 99 adantr ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → 2 ⁢ i ≠ 0
101 96 100 div0d ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → 0 2 ⁢ i = 0
102 72 92 101 3eqtrd ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → ℑ ⁡ X = 0
103 69 102 reim0bd ⊢ φ ∧ ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X ∈ ℝ
104 103 ex ⊢ φ → ℑ ⁡ X ‾ − X = 0 → X ∈ ℝ
105 104 necon3bd ⊢ φ → ¬ X ∈ ℝ → ℑ ⁡ X ‾ − X ≠ 0
106 105 imp ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → ℑ ⁡ X ‾ − X ≠ 0
107 68 106 eqnetrd ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → ℑ ⁡ 1 − 0 ‾ ⁢ X ‾ − X ≠ 0
108 8 11 12 14 17 19 21 30 58 107 constrllcl ⊢ φ ∧ ¬ X ∈ ℝ → ℜ ⁡ X ∈ Constr
109 5 108 pm2.61dan ⊢ φ → ℜ ⁡ X ∈ Constr