Theorem cju 8980

Description: The complex conjugate of a complex number is unique. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Nov-2013.)

Assertion

Ref	Expression
cju	|- ( A e. CC -> E! x e. CC ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) )

Distinct variable group:   x, A

Proof of Theorem cju

Dummy variables y z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cnre 8015	. . 3 |- ( A e. CC -> E. y e. RR E. z e. RR A = ( y + ( _i x. z ) ) )
2		recn 8005	. . . . . . 7 |- ( y e. RR -> y e. CC )
3		ax-icn 7967	. . . . . . . 8 |- _i e. CC
4		recn 8005	. . . . . . . 8 |- ( z e. RR -> z e. CC )
5		mulcl 7999	. . . . . . . 8 |- ( ( _i e. CC /\ z e. CC ) -> ( _i x. z ) e. CC )
6	3, 4, 5	sylancr 414	. . . . . . 7 |- ( z e. RR -> ( _i x. z ) e. CC )
7		subcl 8218	. . . . . . 7 |- ( ( y e. CC /\ ( _i x. z ) e. CC ) -> ( y - ( _i x. z ) ) e. CC )
8	2, 6, 7	syl2an 289	. . . . . 6 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( y - ( _i x. z ) ) e. CC )
9	2	adantr 276	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> y e. CC )
10	6	adantl 277	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( _i x. z ) e. CC )
11	9, 10, 9	ppncand 8370	. . . . . . 7 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( ( y + ( _i x. z ) ) + ( y - ( _i x. z ) ) ) = ( y + y ) )
12		readdcl 7998	. . . . . . . . 9 |- ( ( y e. RR /\ y e. RR ) -> ( y + y ) e. RR )
13	12	anidms 397	. . . . . . . 8 |- ( y e. RR -> ( y + y ) e. RR )
14	13	adantr 276	. . . . . . 7 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( y + y ) e. RR )
15	11, 14	eqeltrd 2270	. . . . . 6 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( ( y + ( _i x. z ) ) + ( y - ( _i x. z ) ) ) e. RR )
16	9, 10, 10	pnncand 8369	. . . . . . . . . 10 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) = ( ( _i x. z ) + ( _i x. z ) ) )
17	3	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> _i e. CC )
18	4	adantl 277	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> z e. CC )
19	17, 18, 18	adddid 8044	. . . . . . . . . 10 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( _i x. ( z + z ) ) = ( ( _i x. z ) + ( _i x. z ) ) )
20	16, 19	eqtr4d 2229	. . . . . . . . 9 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) = ( _i x. ( z + z ) ) )
21	20	oveq2d 5934	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) ) = ( _i x. ( _i x. ( z + z ) ) ) )
22	18, 18	addcld 8039	. . . . . . . . 9 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( z + z ) e. CC )
23		mulass 8003	. . . . . . . . . 10 |- ( ( _i e. CC /\ _i e. CC /\ ( z + z ) e. CC ) -> ( ( _i x. _i ) x. ( z + z ) ) = ( _i x. ( _i x. ( z + z ) ) ) )
24	3, 3, 23	mp3an12 1338	. . . . . . . . 9 |- ( ( z + z ) e. CC -> ( ( _i x. _i ) x. ( z + z ) ) = ( _i x. ( _i x. ( z + z ) ) ) )
25	22, 24	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( ( _i x. _i ) x. ( z + z ) ) = ( _i x. ( _i x. ( z + z ) ) ) )
26	21, 25	eqtr4d 2229	. . . . . . 7 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) ) = ( ( _i x. _i ) x. ( z + z ) ) )
27		ixi 8602	. . . . . . . . 9 |- ( _i x. _i ) = -u 1
28		1re 8018	. . . . . . . . . 10 |- 1 e. RR
29	28	renegcli 8281	. . . . . . . . 9 |- -u 1 e. RR
30	27, 29	eqeltri 2266	. . . . . . . 8 |- ( _i x. _i ) e. RR
31		simpr 110	. . . . . . . . 9 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> z e. RR )
32	31, 31	readdcld 8049	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( z + z ) e. RR )
33		remulcl 8000	. . . . . . . 8 |- ( ( ( _i x. _i ) e. RR /\ ( z + z ) e. RR ) -> ( ( _i x. _i ) x. ( z + z ) ) e. RR )
34	30, 32, 33	sylancr 414	. . . . . . 7 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( ( _i x. _i ) x. ( z + z ) ) e. RR )
35	26, 34	eqeltrd 2270	. . . . . 6 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) ) e. RR )
36		oveq2 5926	. . . . . . . . 9 |- ( x = ( y - ( _i x. z ) ) -> ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) = ( ( y + ( _i x. z ) ) + ( y - ( _i x. z ) ) ) )
37	36	eleq1d 2262	. . . . . . . 8 |- ( x = ( y - ( _i x. z ) ) -> ( ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) e. RR <-> ( ( y + ( _i x. z ) ) + ( y - ( _i x. z ) ) ) e. RR ) )
38		oveq2 5926	. . . . . . . . . 10 |- ( x = ( y - ( _i x. z ) ) -> ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) = ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) )
39	38	oveq2d 5934	. . . . . . . . 9 |- ( x = ( y - ( _i x. z ) ) -> ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) = ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) ) )
40	39	eleq1d 2262	. . . . . . . 8 |- ( x = ( y - ( _i x. z ) ) -> ( ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) e. RR <-> ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) ) e. RR ) )
41	37, 40	anbi12d 473	. . . . . . 7 |- ( x = ( y - ( _i x. z ) ) -> ( ( ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) e. RR /\ ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) e. RR ) <-> ( ( ( y + ( _i x. z ) ) + ( y - ( _i x. z ) ) ) e. RR /\ ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) ) e. RR ) ) )
42	41	rspcev 2864	. . . . . 6 |- ( ( ( y - ( _i x. z ) ) e. CC /\ ( ( ( y + ( _i x. z ) ) + ( y - ( _i x. z ) ) ) e. RR /\ ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - ( y - ( _i x. z ) ) ) ) e. RR ) ) -> E. x e. CC ( ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) e. RR /\ ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) e. RR ) )
43	8, 15, 35, 42	syl12anc 1247	. . . . 5 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> E. x e. CC ( ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) e. RR /\ ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) e. RR ) )
44		oveq1 5925	. . . . . . . 8 |- ( A = ( y + ( _i x. z ) ) -> ( A + x ) = ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) )
45	44	eleq1d 2262	. . . . . . 7 |- ( A = ( y + ( _i x. z ) ) -> ( ( A + x ) e. RR <-> ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) e. RR ) )
46		oveq1 5925	. . . . . . . . 9 |- ( A = ( y + ( _i x. z ) ) -> ( A - x ) = ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) )
47	46	oveq2d 5934	. . . . . . . 8 |- ( A = ( y + ( _i x. z ) ) -> ( _i x. ( A - x ) ) = ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) )
48	47	eleq1d 2262	. . . . . . 7 |- ( A = ( y + ( _i x. z ) ) -> ( ( _i x. ( A - x ) ) e. RR <-> ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) e. RR ) )
49	45, 48	anbi12d 473	. . . . . 6 |- ( A = ( y + ( _i x. z ) ) -> ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) <-> ( ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) e. RR /\ ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) e. RR ) ) )
50	49	rexbidv 2495	. . . . 5 |- ( A = ( y + ( _i x. z ) ) -> ( E. x e. CC ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) <-> E. x e. CC ( ( ( y + ( _i x. z ) ) + x ) e. RR /\ ( _i x. ( ( y + ( _i x. z ) ) - x ) ) e. RR ) ) )
51	43, 50	syl5ibrcom 157	. . . 4 |- ( ( y e. RR /\ z e. RR ) -> ( A = ( y + ( _i x. z ) ) -> E. x e. CC ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) ) )
52	51	rexlimivv 2617	. . 3 |- ( E. y e. RR E. z e. RR A = ( y + ( _i x. z ) ) -> E. x e. CC ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) )
53	1, 52	syl 14	. 2 |- ( A e. CC -> E. x e. CC ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) )
54		an4 586	. . . 4 |- ( ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) /\ ( ( A + y ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) ) <-> ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( A + y ) e. RR ) /\ ( ( _i x. ( A - x ) ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) ) )
55		resubcl 8283	. . . . . . 7 |- ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( A + y ) e. RR ) -> ( ( A + x ) - ( A + y ) ) e. RR )
56		pnpcan 8258	. . . . . . . . 9 |- ( ( A e. CC /\ x e. CC /\ y e. CC ) -> ( ( A + x ) - ( A + y ) ) = ( x - y ) )
57	56	3expb 1206	. . . . . . . 8 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( A + x ) - ( A + y ) ) = ( x - y ) )
58	57	eleq1d 2262	. . . . . . 7 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( ( A + x ) - ( A + y ) ) e. RR <-> ( x - y ) e. RR ) )
59	55, 58	imbitrid 154	. . . . . 6 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( A + y ) e. RR ) -> ( x - y ) e. RR ) )
60		resubcl 8283	. . . . . . . 8 |- ( ( ( _i x. ( A - y ) ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) -> ( ( _i x. ( A - y ) ) - ( _i x. ( A - x ) ) ) e. RR )
61	60	ancoms 268	. . . . . . 7 |- ( ( ( _i x. ( A - x ) ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) -> ( ( _i x. ( A - y ) ) - ( _i x. ( A - x ) ) ) e. RR )
62	3	a1i 9	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> _i e. CC )
63		subcl 8218	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. CC /\ y e. CC ) -> ( A - y ) e. CC )
64	63	adantrl 478	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( A - y ) e. CC )
65		subcl 8218	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. CC /\ x e. CC ) -> ( A - x ) e. CC )
66	65	adantrr 479	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( A - x ) e. CC )
67	62, 64, 66	subdid 8433	. . . . . . . . 9 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( _i x. ( ( A - y ) - ( A - x ) ) ) = ( ( _i x. ( A - y ) ) - ( _i x. ( A - x ) ) ) )
68		nnncan1 8255	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( A e. CC /\ y e. CC /\ x e. CC ) -> ( ( A - y ) - ( A - x ) ) = ( x - y ) )
69	68	3com23 1211	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. CC /\ x e. CC /\ y e. CC ) -> ( ( A - y ) - ( A - x ) ) = ( x - y ) )
70	69	3expb 1206	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( A - y ) - ( A - x ) ) = ( x - y ) )
71	70	oveq2d 5934	. . . . . . . . 9 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( _i x. ( ( A - y ) - ( A - x ) ) ) = ( _i x. ( x - y ) ) )
72	67, 71	eqtr3d 2228	. . . . . . . 8 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( _i x. ( A - y ) ) - ( _i x. ( A - x ) ) ) = ( _i x. ( x - y ) ) )
73	72	eleq1d 2262	. . . . . . 7 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( ( _i x. ( A - y ) ) - ( _i x. ( A - x ) ) ) e. RR <-> ( _i x. ( x - y ) ) e. RR ) )
74	61, 73	imbitrid 154	. . . . . 6 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( ( _i x. ( A - x ) ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) -> ( _i x. ( x - y ) ) e. RR ) )
75	59, 74	anim12d 335	. . . . 5 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( A + y ) e. RR ) /\ ( ( _i x. ( A - x ) ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) ) -> ( ( x - y ) e. RR /\ ( _i x. ( x - y ) ) e. RR ) ) )
76		rimul 8604	. . . . . 6 |- ( ( ( x - y ) e. RR /\ ( _i x. ( x - y ) ) e. RR ) -> ( x - y ) = 0 )
77	76	a1i 9	. . . . 5 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( ( x - y ) e. RR /\ ( _i x. ( x - y ) ) e. RR ) -> ( x - y ) = 0 ) )
78		subeq0 8245	. . . . . . 7 |- ( ( x e. CC /\ y e. CC ) -> ( ( x - y ) = 0 <-> x = y ) )
79	78	biimpd 144	. . . . . 6 |- ( ( x e. CC /\ y e. CC ) -> ( ( x - y ) = 0 -> x = y ) )
80	79	adantl 277	. . . . 5 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( x - y ) = 0 -> x = y ) )
81	75, 77, 80	3syld 57	. . . 4 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( A + y ) e. RR ) /\ ( ( _i x. ( A - x ) ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) ) -> x = y ) )
82	54, 81	biimtrid 152	. . 3 |- ( ( A e. CC /\ ( x e. CC /\ y e. CC ) ) -> ( ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) /\ ( ( A + y ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) ) -> x = y ) )
83	82	ralrimivva 2576	. 2 |- ( A e. CC -> A. x e. CC A. y e. CC ( ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) /\ ( ( A + y ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) ) -> x = y ) )
84		oveq2 5926	. . . . 5 |- ( x = y -> ( A + x ) = ( A + y ) )
85	84	eleq1d 2262	. . . 4 |- ( x = y -> ( ( A + x ) e. RR <-> ( A + y ) e. RR ) )
86		oveq2 5926	. . . . . 6 |- ( x = y -> ( A - x ) = ( A - y ) )
87	86	oveq2d 5934	. . . . 5 |- ( x = y -> ( _i x. ( A - x ) ) = ( _i x. ( A - y ) ) )
88	87	eleq1d 2262	. . . 4 |- ( x = y -> ( ( _i x. ( A - x ) ) e. RR <-> ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) )
89	85, 88	anbi12d 473	. . 3 |- ( x = y -> ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) <-> ( ( A + y ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) ) )
90	89	reu4 2954	. 2 |- ( E! x e. CC ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) <-> ( E. x e. CC ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) /\ A. x e. CC A. y e. CC ( ( ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) /\ ( ( A + y ) e. RR /\ ( _i x. ( A - y ) ) e. RR ) ) -> x = y ) ) )
91	53, 83, 90	sylanbrc 417	1 |- ( A e. CC -> E! x e. CC ( ( A + x ) e. RR /\ ( _i x. ( A - x ) ) e. RR ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   = wceq 1364   e. wcel 2164   A.wral 2472   E.wrex 2473   E!wreu 2474  (class class class)co 5918   CCcc 7870   RRcr 7871   0cc0 7872   1c1 7873   _ici 7874   + caddc 7875   x. cmul 7877   - cmin 8190   -ucneg 8191

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-sep 4147  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-mulrcl 7971  ax-addcom 7972  ax-mulcom 7973  ax-addass 7974  ax-mulass 7975  ax-distr 7976  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-1rid 7979  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-precex 7982  ax-cnre 7983  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-apti 7987  ax-pre-ltadd 7988  ax-pre-mulgt0 7989

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-op 3627  df-uni 3836  df-br 4030  df-opab 4091  df-id 4324  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fv 5262  df-riota 5873  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-ltxr 8059  df-sub 8192  df-neg 8193  df-reap 8594

This theorem is referenced by:  cjval  10989  cjth  10990  cjf  10991  remim  11004