Theorem demoivre 12084

Description: De Moivre's Formula. Proof by induction given at http://en.wikipedia.org/wiki/De_Moivre's_formula, but restricted to nonnegative integer powers. See also demoivreALT 12085 for an alternate longer proof not using the exponential function. (Contributed by NM, 24-Jul-2007.)

Assertion

Ref	Expression
demoivre	|- ( ( A e. CC /\ N e. ZZ ) -> ( ( ( cos ` A ) + ( _i x. ( sin ` A ) ) ) ^ N ) = ( ( cos ` ( N x. A ) ) + ( _i x. ( sin ` ( N x. A ) ) ) ) )

Proof of Theorem demoivre

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ax-icn 8020	. . . 4 |- _i e. CC
2		mulcl 8052	. . . 4 |- ( ( _i e. CC /\ A e. CC ) -> ( _i x. A ) e. CC )
3	1, 2	mpan 424	. . 3 |- ( A e. CC -> ( _i x. A ) e. CC )
4		efexp 11993	. . 3 |- ( ( ( _i x. A ) e. CC /\ N e. ZZ ) -> ( exp ` ( N x. ( _i x. A ) ) ) = ( ( exp ` ( _i x. A ) ) ^ N ) )
5	3, 4	sylan 283	. 2 |- ( ( A e. CC /\ N e. ZZ ) -> ( exp ` ( N x. ( _i x. A ) ) ) = ( ( exp ` ( _i x. A ) ) ^ N ) )
6		zcn 9377	. . 3 |- ( N e. ZZ -> N e. CC )
7		mul12 8201	. . . . . . 7 |- ( ( N e. CC /\ _i e. CC /\ A e. CC ) -> ( N x. ( _i x. A ) ) = ( _i x. ( N x. A ) ) )
8	1, 7	mp3an2 1338	. . . . . 6 |- ( ( N e. CC /\ A e. CC ) -> ( N x. ( _i x. A ) ) = ( _i x. ( N x. A ) ) )
9	8	fveq2d 5580	. . . . 5 |- ( ( N e. CC /\ A e. CC ) -> ( exp ` ( N x. ( _i x. A ) ) ) = ( exp ` ( _i x. ( N x. A ) ) ) )
10		mulcl 8052	. . . . . 6 |- ( ( N e. CC /\ A e. CC ) -> ( N x. A ) e. CC )
11		efival 12043	. . . . . 6 |- ( ( N x. A ) e. CC -> ( exp ` ( _i x. ( N x. A ) ) ) = ( ( cos ` ( N x. A ) ) + ( _i x. ( sin ` ( N x. A ) ) ) ) )
12	10, 11	syl 14	. . . . 5 |- ( ( N e. CC /\ A e. CC ) -> ( exp ` ( _i x. ( N x. A ) ) ) = ( ( cos ` ( N x. A ) ) + ( _i x. ( sin ` ( N x. A ) ) ) ) )
13	9, 12	eqtrd 2238	. . . 4 |- ( ( N e. CC /\ A e. CC ) -> ( exp ` ( N x. ( _i x. A ) ) ) = ( ( cos ` ( N x. A ) ) + ( _i x. ( sin ` ( N x. A ) ) ) ) )
14	13	ancoms 268	. . 3 |- ( ( A e. CC /\ N e. CC ) -> ( exp ` ( N x. ( _i x. A ) ) ) = ( ( cos ` ( N x. A ) ) + ( _i x. ( sin ` ( N x. A ) ) ) ) )
15	6, 14	sylan2 286	. 2 |- ( ( A e. CC /\ N e. ZZ ) -> ( exp ` ( N x. ( _i x. A ) ) ) = ( ( cos ` ( N x. A ) ) + ( _i x. ( sin ` ( N x. A ) ) ) ) )
16		efival 12043	. . . 4 |- ( A e. CC -> ( exp ` ( _i x. A ) ) = ( ( cos ` A ) + ( _i x. ( sin ` A ) ) ) )
17	16	oveq1d 5959	. . 3 |- ( A e. CC -> ( ( exp ` ( _i x. A ) ) ^ N ) = ( ( ( cos ` A ) + ( _i x. ( sin ` A ) ) ) ^ N ) )
18	17	adantr 276	. 2 |- ( ( A e. CC /\ N e. ZZ ) -> ( ( exp ` ( _i x. A ) ) ^ N ) = ( ( ( cos ` A ) + ( _i x. ( sin ` A ) ) ) ^ N ) )
19	5, 15, 18	3eqtr3rd 2247	1 |- ( ( A e. CC /\ N e. ZZ ) -> ( ( ( cos ` A ) + ( _i x. ( sin ` A ) ) ) ^ N ) = ( ( cos ` ( N x. A ) ) + ( _i x. ( sin ` ( N x. A ) ) ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   = wceq 1373   e. wcel 2176   ` cfv 5271  (class class class)co 5944   CCcc 7923   _ici 7927   + caddc 7928   x. cmul 7930   ZZcz 9372   ^cexp 10683   expce 11953   sincsin 11955   cosccos 11956

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 4159  ax-sep 4162  ax-nul 4170  ax-pow 4218  ax-pr 4253  ax-un 4480  ax-setind 4585  ax-iinf 4636  ax-cnex 8016  ax-resscn 8017  ax-1cn 8018  ax-1re 8019  ax-icn 8020  ax-addcl 8021  ax-addrcl 8022  ax-mulcl 8023  ax-mulrcl 8024  ax-addcom 8025  ax-mulcom 8026  ax-addass 8027  ax-mulass 8028  ax-distr 8029  ax-i2m1 8030  ax-0lt1 8031  ax-1rid 8032  ax-0id 8033  ax-rnegex 8034  ax-precex 8035  ax-cnre 8036  ax-pre-ltirr 8037  ax-pre-ltwlin 8038  ax-pre-lttrn 8039  ax-pre-apti 8040  ax-pre-ltadd 8041  ax-pre-mulgt0 8042  ax-pre-mulext 8043  ax-arch 8044  ax-caucvg 8045

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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 4045  df-opab 4106  df-mpt 4107  df-tr 4143  df-id 4340  df-po 4343  df-iso 4344  df-iord 4413  df-on 4415  df-ilim 4416  df-suc 4418  df-iom 4639  df-xp 4681  df-rel 4682  df-cnv 4683  df-co 4684  df-dm 4685  df-rn 4686  df-res 4687  df-ima 4688  df-iota 5232  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-isom 5280  df-riota 5899  df-ov 5947  df-oprab 5948  df-mpo 5949  df-1st 6226  df-2nd 6227  df-recs 6391  df-irdg 6456  df-frec 6477  df-1o 6502  df-oadd 6506  df-er 6620  df-en 6828  df-dom 6829  df-fin 6830  df-sup 7086  df-pnf 8109  df-mnf 8110  df-xr 8111  df-ltxr 8112  df-le 8113  df-sub 8245  df-neg 8246  df-reap 8648  df-ap 8655  df-div 8746  df-inn 9037  df-2 9095  df-3 9096  df-4 9097  df-n0 9296  df-z 9373  df-uz 9649  df-q 9741  df-rp 9776  df-ico 10016  df-fz 10131  df-fzo 10265  df-seqfrec 10593  df-exp 10684  df-fac 10871  df-bc 10893  df-ihash 10921  df-cj 11153  df-re 11154  df-im 11155  df-rsqrt 11309  df-abs 11310  df-clim 11590  df-sumdc 11665  df-ef 11959  df-sin 11961  df-cos 11962

This theorem is referenced by: (None)