MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ang180lem4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ang180lem4 24455
Description: Lemma for ang180 24457. Reduce the statement to one variable. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Sep-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
ang.1 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
Assertion
Ref Expression
ang180lem4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → ((((1 − 𝐴)𝐹1) + (𝐴𝐹(𝐴 − 1))) + (1𝐹𝐴)) ∈ {-π, π})
Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝐴
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem ang180lem4
StepHypRef Expression
1 ang.1 . . . . . . 7 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
2 1cnd 10007 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → 1 ∈ ℂ)
3 simp1 1059 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → 𝐴 ∈ ℂ)
42, 3subcld 10343 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (1 − 𝐴) ∈ ℂ)
5 simp3 1061 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → 𝐴 ≠ 1)
65necomd 2845 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → 1 ≠ 𝐴)
72, 3, 6subne0d 10352 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (1 − 𝐴) ≠ 0)
8 ax-1ne0 9956 . . . . . . . 8 1 ≠ 0
98a1i 11 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → 1 ≠ 0)
101, 4, 7, 2, 9angvald 24447 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → ((1 − 𝐴)𝐹1) = (ℑ‘(log‘(1 / (1 − 𝐴)))))
11 simp2 1060 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → 𝐴 ≠ 0)
123, 2subcld 10343 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (𝐴 − 1) ∈ ℂ)
133, 2, 5subne0d 10352 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (𝐴 − 1) ≠ 0)
141, 3, 11, 12, 13angvald 24447 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (𝐴𝐹(𝐴 − 1)) = (ℑ‘(log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))))
1510, 14oveq12d 6628 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (((1 − 𝐴)𝐹1) + (𝐴𝐹(𝐴 − 1))) = ((ℑ‘(log‘(1 / (1 − 𝐴)))) + (ℑ‘(log‘((𝐴 − 1) / 𝐴)))))
162, 4, 7divcld 10752 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (1 / (1 − 𝐴)) ∈ ℂ)
174, 7recne0d 10746 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (1 / (1 − 𝐴)) ≠ 0)
1816, 17logcld 24234 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (log‘(1 / (1 − 𝐴))) ∈ ℂ)
1912, 3, 11divcld 10752 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → ((𝐴 − 1) / 𝐴) ∈ ℂ)
2012, 3, 13, 11divne0d 10768 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → ((𝐴 − 1) / 𝐴) ≠ 0)
2119, 20logcld 24234 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴)) ∈ ℂ)
2218, 21imaddd 13896 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (ℑ‘((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴)))) = ((ℑ‘(log‘(1 / (1 − 𝐴)))) + (ℑ‘(log‘((𝐴 − 1) / 𝐴)))))
2315, 22eqtr4d 2658 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (((1 − 𝐴)𝐹1) + (𝐴𝐹(𝐴 − 1))) = (ℑ‘((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴)))))
241, 2, 9, 3, 11angvald 24447 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (1𝐹𝐴) = (ℑ‘(log‘(𝐴 / 1))))
253div1d 10744 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (𝐴 / 1) = 𝐴)
2625fveq2d 6157 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (log‘(𝐴 / 1)) = (log‘𝐴))
2726fveq2d 6157 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (ℑ‘(log‘(𝐴 / 1))) = (ℑ‘(log‘𝐴)))
2824, 27eqtrd 2655 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (1𝐹𝐴) = (ℑ‘(log‘𝐴)))
2923, 28oveq12d 6628 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → ((((1 − 𝐴)𝐹1) + (𝐴𝐹(𝐴 − 1))) + (1𝐹𝐴)) = ((ℑ‘((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴)))) + (ℑ‘(log‘𝐴))))
3018, 21addcld 10010 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → ((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) ∈ ℂ)
313, 11logcld 24234 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (log‘𝐴) ∈ ℂ)
3230, 31imaddd 13896 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = ((ℑ‘((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴)))) + (ℑ‘(log‘𝐴))))
3329, 32eqtr4d 2658 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → ((((1 − 𝐴)𝐹1) + (𝐴𝐹(𝐴 − 1))) + (1𝐹𝐴)) = (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))))
34 eqid 2621 . . . 4 (((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = (((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))
35 eqid 2621 . . . 4 ((((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) / i) / (2 · π)) − (1 / 2)) = ((((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) / i) / (2 · π)) − (1 / 2))
361, 34, 35ang180lem3 24454 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) ∈ {-(i · π), (i · π)})
37 fveq2 6153 . . . . . 6 ((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = -(i · π) → (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = (ℑ‘-(i · π)))
38 ax-icn 9946 . . . . . . . . 9 i ∈ ℂ
39 picn 24128 . . . . . . . . 9 π ∈ ℂ
4038, 39mulcli 9996 . . . . . . . 8 (i · π) ∈ ℂ
4140imnegi 13862 . . . . . . 7 (ℑ‘-(i · π)) = -(ℑ‘(i · π))
4240addid2i 10175 . . . . . . . . . 10 (0 + (i · π)) = (i · π)
4342fveq2i 6156 . . . . . . . . 9 (ℑ‘(0 + (i · π))) = (ℑ‘(i · π))
44 0re 9991 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℝ
45 pire 24127 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
4644, 45crimi 13874 . . . . . . . . 9 (ℑ‘(0 + (i · π))) = π
4743, 46eqtr3i 2645 . . . . . . . 8 (ℑ‘(i · π)) = π
4847negeqi 10225 . . . . . . 7 -(ℑ‘(i · π)) = -π
4941, 48eqtri 2643 . . . . . 6 (ℑ‘-(i · π)) = -π
5037, 49syl6eq 2671 . . . . 5 ((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = -(i · π) → (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = -π)
51 fveq2 6153 . . . . . 6 ((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = (i · π) → (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = (ℑ‘(i · π)))
5251, 47syl6eq 2671 . . . . 5 ((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = (i · π) → (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = π)
5350, 52orim12i 538 . . . 4 (((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = -(i · π) ∨ (((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = (i · π)) → ((ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = -π ∨ (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = π))
54 ovex 6638 . . . . 5 (((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) ∈ V
5554elpr 4174 . . . 4 ((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) ∈ {-(i · π), (i · π)} ↔ ((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = -(i · π) ∨ (((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) = (i · π)))
56 fvex 6163 . . . . 5 (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) ∈ V
5756elpr 4174 . . . 4 ((ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) ∈ {-π, π} ↔ ((ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = -π ∨ (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) = π))
5853, 55, 573imtr4i 281 . . 3 ((((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴)) ∈ {-(i · π), (i · π)} → (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) ∈ {-π, π})
5936, 58syl 17 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → (ℑ‘(((log‘(1 / (1 − 𝐴))) + (log‘((𝐴 − 1) / 𝐴))) + (log‘𝐴))) ∈ {-π, π})
6033, 59eqeltrd 2698 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝐴 ≠ 1) → ((((1 − 𝐴)𝐹1) + (𝐴𝐹(𝐴 − 1))) + (1𝐹𝐴)) ∈ {-π, π})
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wo 383  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  cdif 3556  {csn 4153  {cpr 4155  cfv 5852  (class class class)co 6610  cmpt2 6612  cc 9885  0cc0 9887  1c1 9888  ici 9889   + caddc 9890   · cmul 9892  cmin 10217  -cneg 10218   / cdiv 10635  2c2 11021  cim 13779  πcpi 14729  logclog 24218
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4736  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909  ax-inf2 8489  ax-cnex 9943  ax-resscn 9944  ax-1cn 9945  ax-icn 9946  ax-addcl 9947  ax-addrcl 9948  ax-mulcl 9949  ax-mulrcl 9950  ax-mulcom 9951  ax-addass 9952  ax-mulass 9953  ax-distr 9954  ax-i2m1 9955  ax-1ne0 9956  ax-1rid 9957  ax-rnegex 9958  ax-rrecex 9959  ax-cnre 9960  ax-pre-lttri 9961  ax-pre-lttrn 9962  ax-pre-ltadd 9963  ax-pre-mulgt0 9964  ax-pre-sup 9965  ax-addf 9966  ax-mulf 9967
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3191  df-sbc 3422  df-csb 3519  df-dif 3562  df-un 3564  df-in 3566  df-ss 3573  df-pss 3575  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-int 4446  df-iun 4492  df-iin 4493  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-se 5039  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5644  df-ord 5690  df-on 5691  df-lim 5692  df-suc 5693  df-iota 5815  df-fun 5854  df-fn 5855  df-f 5856  df-f1 5857  df-fo 5858  df-f1o 5859  df-fv 5860  df-isom 5861  df-riota 6571  df-ov 6613  df-oprab 6614  df-mpt2 6615  df-of 6857  df-om 7020  df-1st 7120  df-2nd 7121  df-supp 7248  df-wrecs 7359  df-recs 7420  df-rdg 7458  df-1o 7512  df-2o 7513  df-oadd 7516  df-er 7694  df-map 7811  df-pm 7812  df-ixp 7860  df-en 7907  df-dom 7908  df-sdom 7909  df-fin 7910  df-fsupp 8227  df-fi 8268  df-sup 8299  df-inf 8300  df-oi 8366  df-card 8716  df-cda 8941  df-pnf 10027  df-mnf 10028  df-xr 10029  df-ltxr 10030  df-le 10031  df-sub 10219  df-neg 10220  df-div 10636  df-nn 10972  df-2 11030  df-3 11031  df-4 11032  df-5 11033  df-6 11034  df-7 11035  df-8 11036  df-9 11037  df-n0 11244  df-z 11329  df-dec 11445  df-uz 11639  df-q 11740  df-rp 11784  df-xneg 11897  df-xadd 11898  df-xmul 11899  df-ioo 12128  df-ioc 12129  df-ico 12130  df-icc 12131  df-fz 12276  df-fzo 12414  df-fl 12540  df-mod 12616  df-seq 12749  df-exp 12808  df-fac 13008  df-bc 13037  df-hash 13065  df-shft 13748  df-cj 13780  df-re 13781  df-im 13782  df-sqrt 13916  df-abs 13917  df-limsup 14143  df-clim 14160  df-rlim 14161  df-sum 14358  df-ef 14730  df-sin 14732  df-cos 14733  df-pi 14735  df-struct 15790  df-ndx 15791  df-slot 15792  df-base 15793  df-sets 15794  df-ress 15795  df-plusg 15882  df-mulr 15883  df-starv 15884  df-sca 15885  df-vsca 15886  df-ip 15887  df-tset 15888  df-ple 15889  df-ds 15892  df-unif 15893  df-hom 15894  df-cco 15895  df-rest 16011  df-topn 16012  df-0g 16030  df-gsum 16031  df-topgen 16032  df-pt 16033  df-prds 16036  df-xrs 16090  df-qtop 16095  df-imas 16096  df-xps 16098  df-mre 16174  df-mrc 16175  df-acs 16177  df-mgm 17170  df-sgrp 17212  df-mnd 17223  df-submnd 17264  df-mulg 17469  df-cntz 17678  df-cmn 18123  df-psmet 19666  df-xmet 19667  df-met 19668  df-bl 19669  df-mopn 19670  df-fbas 19671  df-fg 19672  df-cnfld 19675  df-top 20627  df-topon 20644  df-topsp 20657  df-bases 20670  df-cld 20742  df-ntr 20743  df-cls 20744  df-nei 20821  df-lp 20859  df-perf 20860  df-cn 20950  df-cnp 20951  df-haus 21038  df-tx 21284  df-hmeo 21477  df-fil 21569  df-fm 21661  df-flim 21662  df-flf 21663  df-xms 22044  df-ms 22045  df-tms 22046  df-cncf 22600  df-limc 23549  df-dv 23550  df-log 24220
This theorem is referenced by:  ang180lem5  24456
  Copyright terms: Public domain W3C validator