Metamath Proof Explorer


Theorem constrresqrtcl

Description: If a positive real number X is constructible, then, so is its square root. (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Nov-2025)

Ref Expression
Hypotheses constrresqrtcl.1 ⊢ φ → X ∈ Constr
constrresqrtcl.2 ⊢ φ → X ∈ ℝ
constrresqrtcl.3 ⊢ φ → 0 ≤ X
Assertion constrresqrtcl ⊢ φ → X ∈ Constr

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 constrresqrtcl.1 ⊢ φ → X ∈ Constr
2 constrresqrtcl.2 ⊢ φ → X ∈ ℝ
3 constrresqrtcl.3 ⊢ φ → 0 ≤ X
4 0zd ⊢ φ → 0 ∈ ℤ
5 4 zconstr ⊢ φ → 0 ∈ Constr
6 1zzd ⊢ φ → 1 ∈ ℤ
7 6 zconstr ⊢ φ → 1 ∈ Constr
8 iconstr ⊢ i ∈ Constr
9 8 a1i ⊢ φ → i ∈ Constr
10 2 recnd ⊢ φ → X ∈ ℂ
11 1cnd ⊢ φ → 1 ∈ ℂ
12 10 11 subcld ⊢ φ → X − 1 ∈ ℂ
13 2cnd ⊢ φ → 2 ∈ ℂ
14 2ne0 ⊢ 2 ≠ 0
15 14 a1i ⊢ φ → 2 ≠ 0
16 12 13 15 divrecd ⊢ φ → X − 1 2 = X − 1 ⁢ 1 2
17 10 11 negsubd ⊢ φ → X + -1 = X − 1
18 7 constrnegcl ⊢ φ → − 1 ∈ Constr
19 1 18 constraddcl ⊢ φ → X + -1 ∈ Constr
20 17 19 eqeltrrd ⊢ φ → X − 1 ∈ Constr
21 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
22 21 a1i ⊢ φ → 2 ∈ ℤ
23 22 zconstr ⊢ φ → 2 ∈ Constr
24 23 15 constrinvcl ⊢ φ → 1 2 ∈ Constr
25 20 24 constrmulcl ⊢ φ → X − 1 ⁢ 1 2 ∈ Constr
26 16 25 eqeltrd ⊢ φ → X − 1 2 ∈ Constr
27 9 26 constrmulcl ⊢ φ → i ⁢ X − 1 2 ∈ Constr
28 10 11 addcld ⊢ φ → X + 1 ∈ ℂ
29 28 13 15 divrecd ⊢ φ → X + 1 2 = X + 1 ⁢ 1 2
30 1 7 constraddcl ⊢ φ → X + 1 ∈ Constr
31 30 24 constrmulcl ⊢ φ → X + 1 ⁢ 1 2 ∈ Constr
32 29 31 eqeltrd ⊢ φ → X + 1 2 ∈ Constr
33 2 3 resqrtcld ⊢ φ → X ∈ ℝ
34 33 recnd ⊢ φ → X ∈ ℂ
35 11 subid1d ⊢ φ → 1 − 0 = 1
36 35 11 eqeltrd ⊢ φ → 1 − 0 ∈ ℂ
37 34 36 mulcld ⊢ φ → X ⁢ 1 − 0 ∈ ℂ
38 37 addlidd ⊢ φ → 0 + X ⁢ 1 − 0 = X ⁢ 1 − 0
39 35 oveq2d ⊢ φ → X ⁢ 1 − 0 = X ⋅ 1
40 34 mulridd ⊢ φ → X ⋅ 1 = X
41 38 39 40 3eqtrrd ⊢ φ → X = 0 + X ⁢ 1 − 0
42 1red ⊢ φ → 1 ∈ ℝ
43 2 42 readdcld ⊢ φ → X + 1 ∈ ℝ
44 43 rehalfcld ⊢ φ → X + 1 2 ∈ ℝ
45 2rp ⊢ 2 ∈ ℝ +
46 45 a1i ⊢ φ → 2 ∈ ℝ +
47 0red ⊢ φ → 0 ∈ ℝ
48 2 lep1d ⊢ φ → X ≤ X + 1
49 47 2 43 3 48 letrd ⊢ φ → 0 ≤ X + 1
50 43 46 49 divge0d ⊢ φ → 0 ≤ X + 1 2
51 44 50 absidd ⊢ φ → X + 1 2 = X + 1 2
52 28 halfcld ⊢ φ → X + 1 2 ∈ ℂ
53 52 subid1d ⊢ φ → X + 1 2 − 0 = X + 1 2
54 53 fveq2d ⊢ φ → X + 1 2 − 0 = X + 1 2
55 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
56 55 a1i ⊢ φ → i ∈ ℂ
57 2 42 resubcld ⊢ φ → X − 1 ∈ ℝ
58 57 rehalfcld ⊢ φ → X − 1 2 ∈ ℝ
59 58 recnd ⊢ φ → X − 1 2 ∈ ℂ
60 56 59 mulneg2d ⊢ φ → i ⁢ − X − 1 2 = − i ⁢ X − 1 2
61 60 oveq2d ⊢ φ → X + i ⁢ − X − 1 2 = X + − i ⁢ X − 1 2
62 27 constrcn ⊢ φ → i ⁢ X − 1 2 ∈ ℂ
63 34 62 negsubd ⊢ φ → X + − i ⁢ X − 1 2 = X − i ⁢ X − 1 2
64 61 63 eqtr2d ⊢ φ → X − i ⁢ X − 1 2 = X + i ⁢ − X − 1 2
65 64 fveq2d ⊢ φ → X − i ⁢ X − 1 2 = X + i ⁢ − X − 1 2
66 58 renegcld ⊢ φ → − X − 1 2 ∈ ℝ
67 absreim ⊢ X ∈ ℝ ∧ − X − 1 2 ∈ ℝ → X + i ⁢ − X − 1 2 = X 2 + − X − 1 2 2
68 33 66 67 syl2anc ⊢ φ → X + i ⁢ − X − 1 2 = X 2 + − X − 1 2 2
69 sq2 ⊢ 2 2 = 4
70 69 a1i ⊢ φ → 2 2 = 4
71 70 oveq2d ⊢ φ → 4 ⁢ X 2 2 = 4 ⁢ X 4
72 4cn ⊢ 4 ∈ ℂ
73 72 a1i ⊢ φ → 4 ∈ ℂ
74 13 15 22 expne0d ⊢ φ → 2 2 ≠ 0
75 69 74 eqnetrrid ⊢ φ → 4 ≠ 0
76 10 73 75 divcan3d ⊢ φ → 4 ⁢ X 4 = X
77 71 76 eqtr2d ⊢ φ → X = 4 ⁢ X 2 2
78 12 13 15 sqdivd ⊢ φ → X − 1 2 2 = X − 1 2 2 2
79 77 78 oveq12d ⊢ φ → X + X − 1 2 2 = 4 ⁢ X 2 2 + X − 1 2 2 2
80 10 sqsqrtd ⊢ φ → X 2 = X
81 59 sqnegd ⊢ φ → − X − 1 2 2 = X − 1 2 2
82 80 81 oveq12d ⊢ φ → X 2 + − X − 1 2 2 = X + X − 1 2 2
83 28 13 15 sqdivd ⊢ φ → X + 1 2 2 = X + 1 2 2 2
84 28 sqcld ⊢ φ → X + 1 2 ∈ ℂ
85 12 sqcld ⊢ φ → X − 1 2 ∈ ℂ
86 73 10 mulcld ⊢ φ → 4 ⁢ X ∈ ℂ
87 10 11 binom2subadd ⊢ φ → X + 1 2 − X − 1 2 = 4 ⁢ X ⋅ 1
88 10 mulridd ⊢ φ → X ⋅ 1 = X
89 88 oveq2d ⊢ φ → 4 ⁢ X ⋅ 1 = 4 ⁢ X
90 87 89 eqtrd ⊢ φ → X + 1 2 − X − 1 2 = 4 ⁢ X
91 subadd2 ⊢ X + 1 2 ∈ ℂ ∧ X − 1 2 ∈ ℂ ∧ 4 ⁢ X ∈ ℂ → X + 1 2 − X − 1 2 = 4 ⁢ X ↔ 4 ⁢ X + X − 1 2 = X + 1 2
92 91 biimpa ⊢ X + 1 2 ∈ ℂ ∧ X − 1 2 ∈ ℂ ∧ 4 ⁢ X ∈ ℂ ∧ X + 1 2 − X − 1 2 = 4 ⁢ X → 4 ⁢ X + X − 1 2 = X + 1 2
93 84 85 86 90 92 syl31anc ⊢ φ → 4 ⁢ X + X − 1 2 = X + 1 2
94 93 oveq1d ⊢ φ → 4 ⁢ X + X − 1 2 2 2 = X + 1 2 2 2
95 13 sqcld ⊢ φ → 2 2 ∈ ℂ
96 86 85 95 74 divdird ⊢ φ → 4 ⁢ X + X − 1 2 2 2 = 4 ⁢ X 2 2 + X − 1 2 2 2
97 83 94 96 3eqtr2d ⊢ φ → X + 1 2 2 = 4 ⁢ X 2 2 + X − 1 2 2 2
98 79 82 97 3eqtr4d ⊢ φ → X 2 + − X − 1 2 2 = X + 1 2 2
99 98 fveq2d ⊢ φ → X 2 + − X − 1 2 2 = X + 1 2 2
100 44 50 sqrtsqd ⊢ φ → X + 1 2 2 = X + 1 2
101 99 100 eqtrd ⊢ φ → X 2 + − X − 1 2 2 = X + 1 2
102 65 68 101 3eqtrd ⊢ φ → X − i ⁢ X − 1 2 = X + 1 2
103 51 54 102 3eqtr4rd ⊢ φ → X − i ⁢ X − 1 2 = X + 1 2 − 0
104 5 7 27 32 5 33 34 41 103 constrlccl ⊢ φ → X ∈ Constr