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Theorem sinperlem 24149
Description: Lemma for sinper 24150 and cosper 24151. (Contributed by Paul Chapman, 23-Jan-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 10-May-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
sinperlem.1 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐹𝐴) = (((exp‘(i · 𝐴))𝑂(exp‘(-i · 𝐴))) / 𝐷))
sinperlem.2 ((𝐴 + (𝐾 · (2 · π))) ∈ ℂ → (𝐹‘(𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = (((exp‘(i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))𝑂(exp‘(-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))) / 𝐷))
Assertion
Ref Expression
sinperlem ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝐹‘(𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = (𝐹𝐴))

Proof of Theorem sinperlem
StepHypRef Expression
1 zcn 11333 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ ℤ → 𝐾 ∈ ℂ)
2 2cn 11042 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℂ
3 picn 24128 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℂ
42, 3mulcli 9996 . . . . . . . . 9 (2 · π) ∈ ℂ
5 mulcl 9971 . . . . . . . . 9 ((𝐾 ∈ ℂ ∧ (2 · π) ∈ ℂ) → (𝐾 · (2 · π)) ∈ ℂ)
61, 4, 5sylancl 693 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ ℤ → (𝐾 · (2 · π)) ∈ ℂ)
7 ax-icn 9946 . . . . . . . . 9 i ∈ ℂ
8 adddi 9976 . . . . . . . . 9 ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐾 · (2 · π)) ∈ ℂ) → (i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = ((i · 𝐴) + (i · (𝐾 · (2 · π)))))
97, 8mp3an1 1408 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐾 · (2 · π)) ∈ ℂ) → (i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = ((i · 𝐴) + (i · (𝐾 · (2 · π)))))
106, 9sylan2 491 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = ((i · 𝐴) + (i · (𝐾 · (2 · π)))))
11 mul12 10153 . . . . . . . . . . . 12 ((i ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℂ ∧ (2 · π) ∈ ℂ) → (i · (𝐾 · (2 · π))) = (𝐾 · (i · (2 · π))))
127, 4, 11mp3an13 1412 . . . . . . . . . . 11 (𝐾 ∈ ℂ → (i · (𝐾 · (2 · π))) = (𝐾 · (i · (2 · π))))
131, 12syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ ℤ → (i · (𝐾 · (2 · π))) = (𝐾 · (i · (2 · π))))
147, 4mulcli 9996 . . . . . . . . . . 11 (i · (2 · π)) ∈ ℂ
15 mulcom 9973 . . . . . . . . . . 11 ((𝐾 ∈ ℂ ∧ (i · (2 · π)) ∈ ℂ) → (𝐾 · (i · (2 · π))) = ((i · (2 · π)) · 𝐾))
161, 14, 15sylancl 693 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ ℤ → (𝐾 · (i · (2 · π))) = ((i · (2 · π)) · 𝐾))
1713, 16eqtrd 2655 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ ℤ → (i · (𝐾 · (2 · π))) = ((i · (2 · π)) · 𝐾))
1817adantl 482 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (i · (𝐾 · (2 · π))) = ((i · (2 · π)) · 𝐾))
1918oveq2d 6626 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → ((i · 𝐴) + (i · (𝐾 · (2 · π)))) = ((i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · 𝐾)))
2010, 19eqtrd 2655 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = ((i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · 𝐾)))
2120fveq2d 6157 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (exp‘(i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π))))) = (exp‘((i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · 𝐾))))
22 mulcl 9971 . . . . . . 7 ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
237, 22mpan 705 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℂ → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
24 efper 24148 . . . . . 6 (((i · 𝐴) ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (exp‘((i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · 𝐾))) = (exp‘(i · 𝐴)))
2523, 24sylan 488 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (exp‘((i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · 𝐾))) = (exp‘(i · 𝐴)))
2621, 25eqtrd 2655 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (exp‘(i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π))))) = (exp‘(i · 𝐴)))
27 negicn 10233 . . . . . . . . 9 -i ∈ ℂ
28 adddi 9976 . . . . . . . . 9 ((-i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐾 · (2 · π)) ∈ ℂ) → (-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = ((-i · 𝐴) + (-i · (𝐾 · (2 · π)))))
2927, 28mp3an1 1408 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐾 · (2 · π)) ∈ ℂ) → (-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = ((-i · 𝐴) + (-i · (𝐾 · (2 · π)))))
306, 29sylan2 491 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = ((-i · 𝐴) + (-i · (𝐾 · (2 · π)))))
3117negeqd 10226 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ ℤ → -(i · (𝐾 · (2 · π))) = -((i · (2 · π)) · 𝐾))
32 mulneg1 10417 . . . . . . . . . . 11 ((i ∈ ℂ ∧ (𝐾 · (2 · π)) ∈ ℂ) → (-i · (𝐾 · (2 · π))) = -(i · (𝐾 · (2 · π))))
337, 6, 32sylancr 694 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ ℤ → (-i · (𝐾 · (2 · π))) = -(i · (𝐾 · (2 · π))))
34 mulneg2 10418 . . . . . . . . . . 11 (((i · (2 · π)) ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℂ) → ((i · (2 · π)) · -𝐾) = -((i · (2 · π)) · 𝐾))
3514, 1, 34sylancr 694 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ ℤ → ((i · (2 · π)) · -𝐾) = -((i · (2 · π)) · 𝐾))
3631, 33, 353eqtr4d 2665 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ ℤ → (-i · (𝐾 · (2 · π))) = ((i · (2 · π)) · -𝐾))
3736adantl 482 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (-i · (𝐾 · (2 · π))) = ((i · (2 · π)) · -𝐾))
3837oveq2d 6626 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → ((-i · 𝐴) + (-i · (𝐾 · (2 · π)))) = ((-i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · -𝐾)))
3930, 38eqtrd 2655 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = ((-i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · -𝐾)))
4039fveq2d 6157 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (exp‘(-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π))))) = (exp‘((-i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · -𝐾))))
41 mulcl 9971 . . . . . . 7 ((-i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (-i · 𝐴) ∈ ℂ)
4227, 41mpan 705 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℂ → (-i · 𝐴) ∈ ℂ)
43 znegcl 11363 . . . . . 6 (𝐾 ∈ ℤ → -𝐾 ∈ ℤ)
44 efper 24148 . . . . . 6 (((-i · 𝐴) ∈ ℂ ∧ -𝐾 ∈ ℤ) → (exp‘((-i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · -𝐾))) = (exp‘(-i · 𝐴)))
4542, 43, 44syl2an 494 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (exp‘((-i · 𝐴) + ((i · (2 · π)) · -𝐾))) = (exp‘(-i · 𝐴)))
4640, 45eqtrd 2655 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (exp‘(-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π))))) = (exp‘(-i · 𝐴)))
4726, 46oveq12d 6628 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → ((exp‘(i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))𝑂(exp‘(-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))) = ((exp‘(i · 𝐴))𝑂(exp‘(-i · 𝐴))))
4847oveq1d 6625 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (((exp‘(i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))𝑂(exp‘(-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))) / 𝐷) = (((exp‘(i · 𝐴))𝑂(exp‘(-i · 𝐴))) / 𝐷))
49 addcl 9969 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐾 · (2 · π)) ∈ ℂ) → (𝐴 + (𝐾 · (2 · π))) ∈ ℂ)
506, 49sylan2 491 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝐴 + (𝐾 · (2 · π))) ∈ ℂ)
51 sinperlem.2 . . 3 ((𝐴 + (𝐾 · (2 · π))) ∈ ℂ → (𝐹‘(𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = (((exp‘(i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))𝑂(exp‘(-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))) / 𝐷))
5250, 51syl 17 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝐹‘(𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = (((exp‘(i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))𝑂(exp‘(-i · (𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))))) / 𝐷))
53 sinperlem.1 . . 3 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐹𝐴) = (((exp‘(i · 𝐴))𝑂(exp‘(-i · 𝐴))) / 𝐷))
5453adantr 481 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝐹𝐴) = (((exp‘(i · 𝐴))𝑂(exp‘(-i · 𝐴))) / 𝐷))
5548, 52, 543eqtr4d 2665 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝐹‘(𝐴 + (𝐾 · (2 · π)))) = (𝐹𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1480  wcel 1987  cfv 5852  (class class class)co 6610  cc 9885  ici 9889   + caddc 9890   · cmul 9892  -cneg 10218   / cdiv 10635  2c2 11021  cz 11328  expce 14724  πcpi 14729
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-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
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