Theorem cosq34lt1 15355

Description: Cosine is less than one in the third and fourth quadrants. (Contributed by Jim Kingdon, 19-Mar-2024.)

Assertion

Ref	Expression
cosq34lt1	|- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( cos ` A ) < 1 )

Proof of Theorem cosq34lt1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pire 15291	. . . . . . . 8 |- pi e. RR
2		2re 9108	. . . . . . . . . 10 |- 2 e. RR
3	2, 1	remulcli 8088	. . . . . . . . 9 |- ( 2 x. pi ) e. RR
4	3	rexri 8132	. . . . . . . 8 |- ( 2 x. pi ) e. RR*
5		elico2 10061	. . . . . . . 8 |- ( ( pi e. RR /\ ( 2 x. pi ) e. RR* ) -> ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) <-> ( A e. RR /\ pi <_ A /\ A < ( 2 x. pi ) ) ) )
6	1, 4, 5	mp2an 426	. . . . . . 7 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) <-> ( A e. RR /\ pi <_ A /\ A < ( 2 x. pi ) ) )
7	6	simp1bi 1015	. . . . . 6 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> A e. RR )
8	7	recnd 8103	. . . . 5 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> A e. CC )
9		2cn 9109	. . . . . . 7 |- 2 e. CC
10		picn 15292	. . . . . . 7 |- pi e. CC
11	9, 10	mulcli 8079	. . . . . 6 |- ( 2 x. pi ) e. CC
12	11	a1i 9	. . . . 5 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( 2 x. pi ) e. CC )
13	8, 12	subcld 8385	. . . 4 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( A - ( 2 x. pi ) ) e. CC )
14		cosneg 12071	. . . 4 |- ( ( A - ( 2 x. pi ) ) e. CC -> ( cos ` -u ( A - ( 2 x. pi ) ) ) = ( cos ` ( A - ( 2 x. pi ) ) ) )
15	13, 14	syl 14	. . 3 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( cos ` -u ( A - ( 2 x. pi ) ) ) = ( cos ` ( A - ( 2 x. pi ) ) ) )
16	12	mulm1d 8484	. . . . . 6 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( -u 1 x. ( 2 x. pi ) ) = -u ( 2 x. pi ) )
17	16	oveq2d 5962	. . . . 5 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( A + ( -u 1 x. ( 2 x. pi ) ) ) = ( A + -u ( 2 x. pi ) ) )
18	8, 12	negsubd 8391	. . . . 5 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( A + -u ( 2 x. pi ) ) = ( A - ( 2 x. pi ) ) )
19	17, 18	eqtrd 2238	. . . 4 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( A + ( -u 1 x. ( 2 x. pi ) ) ) = ( A - ( 2 x. pi ) ) )
20	19	fveq2d 5582	. . 3 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( cos ` ( A + ( -u 1 x. ( 2 x. pi ) ) ) ) = ( cos ` ( A - ( 2 x. pi ) ) ) )
21		neg1z 9406	. . . 4 |- -u 1 e. ZZ
22		cosper 15315	. . . 4 |- ( ( A e. CC /\ -u 1 e. ZZ ) -> ( cos ` ( A + ( -u 1 x. ( 2 x. pi ) ) ) ) = ( cos ` A ) )
23	8, 21, 22	sylancl 413	. . 3 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( cos ` ( A + ( -u 1 x. ( 2 x. pi ) ) ) ) = ( cos ` A ) )
24	15, 20, 23	3eqtr2d 2244	. 2 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( cos ` -u ( A - ( 2 x. pi ) ) ) = ( cos ` A ) )
25		0xr 8121	. . . . 5 |- 0 e. RR*
26	1	rexri 8132	. . . . 5 |- pi e. RR*
27		0re 8074	. . . . . . 7 |- 0 e. RR
28		pipos 15293	. . . . . . 7 |- 0 < pi
29	27, 1, 28	ltleii 8177	. . . . . 6 |- 0 <_ pi
30	29	a1i 9	. . . . 5 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> 0 <_ pi )
31		lbicc2 10108	. . . . 5 |- ( ( 0 e. RR* /\ pi e. RR* /\ 0 <_ pi ) -> 0 e. ( 0 [,] pi ) )
32	25, 26, 30, 31	mp3an12i 1354	. . . 4 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> 0 e. ( 0 [,] pi ) )
33	3	a1i 9	. . . . . . 7 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( 2 x. pi ) e. RR )
34	7, 33	resubcld 8455	. . . . . 6 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( A - ( 2 x. pi ) ) e. RR )
35	34	renegcld 8454	. . . . 5 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> -u ( A - ( 2 x. pi ) ) e. RR )
36	27	a1i 9	. . . . . 6 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> 0 e. RR )
37	6	simp3bi 1017	. . . . . . . 8 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> A < ( 2 x. pi ) )
38	7, 33	posdifd 8607	. . . . . . . 8 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( A < ( 2 x. pi ) <-> 0 < ( ( 2 x. pi ) - A ) ) )
39	37, 38	mpbid 147	. . . . . . 7 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> 0 < ( ( 2 x. pi ) - A ) )
40	8, 12	negsubdi2d 8401	. . . . . . 7 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> -u ( A - ( 2 x. pi ) ) = ( ( 2 x. pi ) - A ) )
41	39, 40	breqtrrd 4073	. . . . . 6 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> 0 < -u ( A - ( 2 x. pi ) ) )
42	36, 35, 41	ltled 8193	. . . . 5 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> 0 <_ -u ( A - ( 2 x. pi ) ) )
43	1	a1i 9	. . . . . . 7 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> pi e. RR )
44		ax-1cn 8020	. . . . . . . . . 10 |- 1 e. CC
45	9, 44, 10	subdiri 8482	. . . . . . . . 9 |- ( ( 2 - 1 ) x. pi ) = ( ( 2 x. pi ) - ( 1 x. pi ) )
46		2m1e1 9156	. . . . . . . . . . 11 |- ( 2 - 1 ) = 1
47	46	oveq1i 5956	. . . . . . . . . 10 |- ( ( 2 - 1 ) x. pi ) = ( 1 x. pi )
48	10	mullidi 8077	. . . . . . . . . 10 |- ( 1 x. pi ) = pi
49	47, 48	eqtri 2226	. . . . . . . . 9 |- ( ( 2 - 1 ) x. pi ) = pi
50	48	oveq2i 5957	. . . . . . . . 9 |- ( ( 2 x. pi ) - ( 1 x. pi ) ) = ( ( 2 x. pi ) - pi )
51	45, 49, 50	3eqtr3ri 2235	. . . . . . . 8 |- ( ( 2 x. pi ) - pi ) = pi
52	6	simp2bi 1016	. . . . . . . 8 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> pi <_ A )
53	51, 52	eqbrtrid 4080	. . . . . . 7 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( ( 2 x. pi ) - pi ) <_ A )
54	33, 43, 7, 53	subled 8623	. . . . . 6 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( ( 2 x. pi ) - A ) <_ pi )
55	40, 54	eqbrtrd 4067	. . . . 5 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> -u ( A - ( 2 x. pi ) ) <_ pi )
56	27, 1	elicc2i 10063	. . . . 5 |- ( -u ( A - ( 2 x. pi ) ) e. ( 0 [,] pi ) <-> ( -u ( A - ( 2 x. pi ) ) e. RR /\ 0 <_ -u ( A - ( 2 x. pi ) ) /\ -u ( A - ( 2 x. pi ) ) <_ pi ) )
57	35, 42, 55, 56	syl3anbrc 1184	. . . 4 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> -u ( A - ( 2 x. pi ) ) e. ( 0 [,] pi ) )
58	32, 57, 41	cosordlem 15354	. . 3 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( cos ` -u ( A - ( 2 x. pi ) ) ) < ( cos ` 0 ) )
59		cos0 12074	. . 3 |- ( cos ` 0 ) = 1
60	58, 59	breqtrdi 4086	. 2 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( cos ` -u ( A - ( 2 x. pi ) ) ) < 1 )
61	24, 60	eqbrtrrd 4069	1 |- ( A e. ( pi [,) ( 2 x. pi ) ) -> ( cos ` A ) < 1 )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 105   /\ w3a 981   = wceq 1373   e. wcel 2176   class class class wbr 4045   ` cfv 5272  (class class class)co 5946   CCcc 7925   RRcr 7926   0cc0 7927   1c1 7928   + caddc 7930   x. cmul 7932   RR*cxr 8108   < clt 8109   <_ cle 8110   - cmin 8245   -ucneg 8246   2c2 9089   ZZcz 9374   [,)cico 10014   [,]cicc 10015   cosccos 11989   picpi 11991

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 711  ax-5 1470  ax-7 1471  ax-gen 1472  ax-ie1 1516  ax-ie2 1517  ax-8 1527  ax-10 1528  ax-11 1529  ax-i12 1530  ax-bndl 1532  ax-4 1533  ax-17 1549  ax-i9 1553  ax-ial 1557  ax-i5r 1558  ax-13 2178  ax-14 2179  ax-ext 2187  ax-coll 4160  ax-sep 4163  ax-nul 4171  ax-pow 4219  ax-pr 4254  ax-un 4481  ax-setind 4586  ax-iinf 4637  ax-cnex 8018  ax-resscn 8019  ax-1cn 8020  ax-1re 8021  ax-icn 8022  ax-addcl 8023  ax-addrcl 8024  ax-mulcl 8025  ax-mulrcl 8026  ax-addcom 8027  ax-mulcom 8028  ax-addass 8029  ax-mulass 8030  ax-distr 8031  ax-i2m1 8032  ax-0lt1 8033  ax-1rid 8034  ax-0id 8035  ax-rnegex 8036  ax-precex 8037  ax-cnre 8038  ax-pre-ltirr 8039  ax-pre-ltwlin 8040  ax-pre-lttrn 8041  ax-pre-apti 8042  ax-pre-ltadd 8043  ax-pre-mulgt0 8044  ax-pre-mulext 8045  ax-arch 8046  ax-caucvg 8047  ax-pre-suploc 8048  ax-addf 8049  ax-mulf 8050

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 833  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1484  df-sb 1786  df-eu 2057  df-mo 2058  df-clab 2192  df-cleq 2198  df-clel 2201  df-nfc 2337  df-ne 2377  df-nel 2472  df-ral 2489  df-rex 2490  df-reu 2491  df-rmo 2492  df-rab 2493  df-v 2774  df-sbc 2999  df-csb 3094  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3461  df-if 3572  df-pw 3618  df-sn 3639  df-pr 3640  df-op 3642  df-uni 3851  df-int 3886  df-iun 3929  df-disj 4022  df-br 4046  df-opab 4107  df-mpt 4108  df-tr 4144  df-id 4341  df-po 4344  df-iso 4345  df-iord 4414  df-on 4416  df-ilim 4417  df-suc 4419  df-iom 4640  df-xp 4682  df-rel 4683  df-cnv 4684  df-co 4685  df-dm 4686  df-rn 4687  df-res 4688  df-ima 4689  df-iota 5233  df-fun 5274  df-fn 5275  df-f 5276  df-f1 5277  df-fo 5278  df-f1o 5279  df-fv 5280  df-isom 5281  df-riota 5901  df-ov 5949  df-oprab 5950  df-mpo 5951  df-of 6160  df-1st 6228  df-2nd 6229  df-recs 6393  df-irdg 6458  df-frec 6479  df-1o 6504  df-oadd 6508  df-er 6622  df-map 6739  df-pm 6740  df-en 6830  df-dom 6831  df-fin 6832  df-sup 7088  df-inf 7089  df-pnf 8111  df-mnf 8112  df-xr 8113  df-ltxr 8114  df-le 8115  df-sub 8247  df-neg 8248  df-reap 8650  df-ap 8657  df-div 8748  df-inn 9039  df-2 9097  df-3 9098  df-4 9099  df-5 9100  df-6 9101  df-7 9102  df-8 9103  df-9 9104  df-n0 9298  df-z 9375  df-uz 9651  df-q 9743  df-rp 9778  df-xneg 9896  df-xadd 9897  df-ioo 10016  df-ioc 10017  df-ico 10018  df-icc 10019  df-fz 10133  df-fzo 10267  df-seqfrec 10595  df-exp 10686  df-fac 10873  df-bc 10895  df-ihash 10923  df-shft 11159  df-cj 11186  df-re 11187  df-im 11188  df-rsqrt 11342  df-abs 11343  df-clim 11623  df-sumdc 11698  df-ef 11992  df-sin 11994  df-cos 11995  df-pi 11997  df-rest 13106  df-topgen 13125  df-psmet 14338  df-xmet 14339  df-met 14340  df-bl 14341  df-mopn 14342  df-top 14503  df-topon 14516  df-bases 14548  df-ntr 14601  df-cn 14693  df-cnp 14694  df-tx 14758  df-cncf 15076  df-limced 15161  df-dvap 15162

This theorem is referenced by:  cos02pilt1  15356