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Theorem ptolemy 12918
Description: Ptolemy's Theorem. This theorem is named after the Greek astronomer and mathematician Ptolemy (Claudius Ptolemaeus). This particular version is expressed using the sine function. It is proved by expanding all the multiplication of sines to a product of cosines of differences using sinmul 11458, then using algebraic simplification to show that both sides are equal. This formalization is based on the proof in "Trigonometry" by Gelfand and Saul. This is Metamath 100 proof #95. (Contributed by David A. Wheeler, 31-May-2015.)
Assertion
Ref Expression
ptolemy  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( sin `  A )  x.  ( sin `  B ) )  +  ( ( sin `  C )  x.  ( sin `  D ) ) )  =  ( ( sin `  ( B  +  C ) )  x.  ( sin `  ( A  +  C )
) ) )

Proof of Theorem ptolemy
StepHypRef Expression
1 addcl 7752 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  ->  ( C  +  D
)  e.  CC )
213ad2ant2 1003 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( C  +  D
)  e.  CC )
32coscld 11425 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  ( C  +  D )
)  e.  CC )
43negnegd 8071 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  ->  -u -u ( cos `  ( C  +  D )
)  =  ( cos `  ( C  +  D
) ) )
5 addid2 7908 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( C  +  D )  e.  CC  ->  (
0  +  ( C  +  D ) )  =  ( C  +  D ) )
65oveq1d 5789 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( C  +  D )  e.  CC  ->  (
( 0  +  ( C  +  D ) )  -  ( ( A  +  B )  +  ( C  +  D ) ) )  =  ( ( C  +  D )  -  ( ( A  +  B )  +  ( C  +  D ) ) ) )
72, 6syl 14 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( 0  +  ( C  +  D
) )  -  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) ) )  =  ( ( C  +  D )  -  ( ( A  +  B )  +  ( C  +  D
) ) ) )
8 0cnd 7766 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
0  e.  CC )
9 addcl 7752 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  ->  ( A  +  B
)  e.  CC )
109adantr 274 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( A  +  B
)  e.  CC )
11103adant3 1001 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( A  +  B
)  e.  CC )
128, 11, 2pnpcan2d 8118 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( 0  +  ( C  +  D
) )  -  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) ) )  =  ( 0  -  ( A  +  B ) ) )
13 simp3 983 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( A  +  B )  +  ( C  +  D ) )  =  pi )
1413oveq2d 5790 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( C  +  D )  -  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) ) )  =  ( ( C  +  D )  -  pi ) )
157, 12, 143eqtr3rd 2181 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( C  +  D )  -  pi )  =  ( 0  -  ( A  +  B ) ) )
16 df-neg 7943 . . . . . . . . . . . 12  |-  -u ( A  +  B )  =  ( 0  -  ( A  +  B
) )
1715, 16syl6eqr 2190 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( C  +  D )  -  pi )  =  -u ( A  +  B ) )
1817fveq2d 5425 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  (
( C  +  D
)  -  pi ) )  =  ( cos `  -u ( A  +  B ) ) )
19 cosmpi 12910 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  +  D )  e.  CC  ->  ( cos `  ( ( C  +  D )  -  pi ) )  =  -u ( cos `  ( C  +  D ) ) )
202, 19syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  (
( C  +  D
)  -  pi ) )  =  -u ( cos `  ( C  +  D ) ) )
21 cosneg 11441 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  +  B )  e.  CC  ->  ( cos `  -u ( A  +  B ) )  =  ( cos `  ( A  +  B )
) )
2211, 21syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  -u ( A  +  B )
)  =  ( cos `  ( A  +  B
) ) )
2318, 20, 223eqtr3d 2180 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  ->  -u ( cos `  ( C  +  D )
)  =  ( cos `  ( A  +  B
) ) )
2423negeqd 7964 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  ->  -u -u ( cos `  ( C  +  D )
)  =  -u ( cos `  ( A  +  B ) ) )
254, 24eqtr3d 2174 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  ( C  +  D )
)  =  -u ( cos `  ( A  +  B ) ) )
2625oveq2d 5790 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  ( C  -  D )
)  -  ( cos `  ( C  +  D
) ) )  =  ( ( cos `  ( C  -  D )
)  -  -u ( cos `  ( A  +  B ) ) ) )
27 subcl 7968 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  ->  ( C  -  D
)  e.  CC )
2827adantl 275 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( C  -  D
)  e.  CC )
2928coscld 11425 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( cos `  ( C  -  D )
)  e.  CC )
30293adant3 1001 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  ( C  -  D )
)  e.  CC )
3111coscld 11425 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  ( A  +  B )
)  e.  CC )
3230, 31subnegd 8087 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  ( C  -  D )
)  -  -u ( cos `  ( A  +  B ) ) )  =  ( ( cos `  ( C  -  D
) )  +  ( cos `  ( A  +  B ) ) ) )
3326, 32eqtrd 2172 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  ( C  -  D )
)  -  ( cos `  ( C  +  D
) ) )  =  ( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) ) )
3433oveq1d 5789 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( cos `  ( C  -  D
) )  -  ( cos `  ( C  +  D ) ) )  /  2 )  =  ( ( ( cos `  ( C  -  D
) )  +  ( cos `  ( A  +  B ) ) )  /  2 ) )
3534oveq2d 5790 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( ( cos `  ( A  -  B ) )  -  ( cos `  ( A  +  B )
) )  /  2
)  +  ( ( ( cos `  ( C  -  D )
)  -  ( cos `  ( C  +  D
) ) )  / 
2 ) )  =  ( ( ( ( cos `  ( A  -  B ) )  -  ( cos `  ( A  +  B )
) )  /  2
)  +  ( ( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  / 
2 ) ) )
36 subcl 7968 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  ->  ( A  -  B
)  e.  CC )
37363ad2ant1 1002 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( A  -  B
)  e.  CC )
3837coscld 11425 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  ( A  -  B )
)  e.  CC )
3938, 31subcld 8080 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  ( A  -  B )
)  -  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  e.  CC )
4030, 31addcld 7792 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  e.  CC )
41 2cn 8798 . . . . . . 7  |-  2  e.  CC
42 2ap0 8820 . . . . . . 7  |-  2 #  0
4341, 42pm3.2i 270 . . . . . 6  |-  ( 2  e.  CC  /\  2 #  0 )
4443a1i 9 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( 2  e.  CC  /\  2 #  0 ) )
45 divdirap 8464 . . . . 5  |-  ( ( ( ( cos `  ( A  -  B )
)  -  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  e.  CC  /\  ( ( cos `  ( C  -  D ) )  +  ( cos `  ( A  +  B )
) )  e.  CC  /\  ( 2  e.  CC  /\  2 #  0 ) )  ->  ( ( ( ( cos `  ( A  -  B )
)  -  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  +  ( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) ) )  /  2 )  =  ( ( ( ( cos `  ( A  -  B ) )  -  ( cos `  ( A  +  B )
) )  /  2
)  +  ( ( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  / 
2 ) ) )
4639, 40, 44, 45syl3anc 1216 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( ( cos `  ( A  -  B ) )  -  ( cos `  ( A  +  B )
) )  +  ( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) ) )  /  2 )  =  ( ( ( ( cos `  ( A  -  B ) )  -  ( cos `  ( A  +  B )
) )  /  2
)  +  ( ( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  / 
2 ) ) )
4738, 31, 30nppcan3d 8107 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( cos `  ( A  -  B
) )  -  ( cos `  ( A  +  B ) ) )  +  ( ( cos `  ( C  -  D
) )  +  ( cos `  ( A  +  B ) ) ) )  =  ( ( cos `  ( A  -  B )
)  +  ( cos `  ( C  -  D
) ) ) )
4847oveq1d 5789 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( ( cos `  ( A  -  B ) )  -  ( cos `  ( A  +  B )
) )  +  ( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) ) )  /  2 )  =  ( ( ( cos `  ( A  -  B
) )  +  ( cos `  ( C  -  D ) ) )  /  2 ) )
4946, 48eqtr3d 2174 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( ( cos `  ( A  -  B ) )  -  ( cos `  ( A  +  B )
) )  /  2
)  +  ( ( ( cos `  ( C  -  D )
)  +  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  / 
2 ) )  =  ( ( ( cos `  ( A  -  B
) )  +  ( cos `  ( C  -  D ) ) )  /  2 ) )
5035, 49eqtrd 2172 . 2  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( ( cos `  ( A  -  B ) )  -  ( cos `  ( A  +  B )
) )  /  2
)  +  ( ( ( cos `  ( C  -  D )
)  -  ( cos `  ( C  +  D
) ) )  / 
2 ) )  =  ( ( ( cos `  ( A  -  B
) )  +  ( cos `  ( C  -  D ) ) )  /  2 ) )
51 sinmul 11458 . . . 4  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  ->  ( ( sin `  A
)  x.  ( sin `  B ) )  =  ( ( ( cos `  ( A  -  B
) )  -  ( cos `  ( A  +  B ) ) )  /  2 ) )
52513ad2ant1 1002 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( sin `  A
)  x.  ( sin `  B ) )  =  ( ( ( cos `  ( A  -  B
) )  -  ( cos `  ( A  +  B ) ) )  /  2 ) )
53 sinmul 11458 . . . 4  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  ->  ( ( sin `  C
)  x.  ( sin `  D ) )  =  ( ( ( cos `  ( C  -  D
) )  -  ( cos `  ( C  +  D ) ) )  /  2 ) )
54533ad2ant2 1003 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( sin `  C
)  x.  ( sin `  D ) )  =  ( ( ( cos `  ( C  -  D
) )  -  ( cos `  ( C  +  D ) ) )  /  2 ) )
5552, 54oveq12d 5792 . 2  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( sin `  A )  x.  ( sin `  B ) )  +  ( ( sin `  C )  x.  ( sin `  D ) ) )  =  ( ( ( ( cos `  ( A  -  B )
)  -  ( cos `  ( A  +  B
) ) )  / 
2 )  +  ( ( ( cos `  ( C  -  D )
)  -  ( cos `  ( C  +  D
) ) )  / 
2 ) ) )
56 simplr 519 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  ->  B  e.  CC )
57 simpll 518 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  ->  A  e.  CC )
58 simprl 520 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  ->  C  e.  CC )
5956, 57, 58pnpcan2d 8118 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( ( B  +  C )  -  ( A  +  C )
)  =  ( B  -  A ) )
6059fveq2d 5425 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( cos `  (
( B  +  C
)  -  ( A  +  C ) ) )  =  ( cos `  ( B  -  A
) ) )
61603adant3 1001 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  (
( B  +  C
)  -  ( A  +  C ) ) )  =  ( cos `  ( B  -  A
) ) )
621adantl 275 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( C  +  D
)  e.  CC )
6310, 62, 283jca 1161 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( ( A  +  B )  e.  CC  /\  ( C  +  D
)  e.  CC  /\  ( C  -  D
)  e.  CC ) )
64633adant3 1001 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( A  +  B )  e.  CC  /\  ( C  +  D
)  e.  CC  /\  ( C  -  D
)  e.  CC ) )
65 addass 7757 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  +  B
)  e.  CC  /\  ( C  +  D
)  e.  CC  /\  ( C  -  D
)  e.  CC )  ->  ( ( ( A  +  B )  +  ( C  +  D ) )  +  ( C  -  D
) )  =  ( ( A  +  B
)  +  ( ( C  +  D )  +  ( C  -  D ) ) ) )
6664, 65syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( A  +  B )  +  ( C  +  D
) )  +  ( C  -  D ) )  =  ( ( A  +  B )  +  ( ( C  +  D )  +  ( C  -  D
) ) ) )
67 oveq1 5781 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi  ->  (
( ( A  +  B )  +  ( C  +  D ) )  +  ( C  -  D ) )  =  ( pi  +  ( C  -  D
) ) )
68673ad2ant3 1004 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( A  +  B )  +  ( C  +  D
) )  +  ( C  -  D ) )  =  ( pi  +  ( C  -  D ) ) )
69 simpl 108 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  ->  C  e.  CC )
70 simpr 109 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  ->  D  e.  CC )
7169, 70, 693jca 1161 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  ->  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC  /\  C  e.  CC )
)
72713ad2ant2 1003 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( C  e.  CC  /\  D  e.  CC  /\  C  e.  CC )
)
73 ppncan 8011 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC  /\  C  e.  CC )  ->  (
( C  +  D
)  +  ( C  -  D ) )  =  ( C  +  C ) )
7473oveq2d 5790 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC  /\  C  e.  CC )  ->  (
( A  +  B
)  +  ( ( C  +  D )  +  ( C  -  D ) ) )  =  ( ( A  +  B )  +  ( C  +  C
) ) )
7572, 74syl 14 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( A  +  B )  +  ( ( C  +  D
)  +  ( C  -  D ) ) )  =  ( ( A  +  B )  +  ( C  +  C ) ) )
76 simp1 981 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( A  e.  CC  /\  B  e.  CC ) )
7769, 69jca 304 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  ->  ( C  e.  CC  /\  C  e.  CC ) )
78773ad2ant2 1003 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( C  e.  CC  /\  C  e.  CC ) )
79 add4 7930 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  C  e.  CC ) )  -> 
( ( A  +  B )  +  ( C  +  C ) )  =  ( ( A  +  C )  +  ( B  +  C ) ) )
8076, 78, 79syl2anc 408 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( A  +  B )  +  ( C  +  C ) )  =  ( ( A  +  C )  +  ( B  +  C ) ) )
81 addcl 7752 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( A  e.  CC  /\  C  e.  CC )  ->  ( A  +  C
)  e.  CC )
8281ad2ant2r 500 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( A  +  C
)  e.  CC )
83 addcl 7752 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( B  e.  CC  /\  C  e.  CC )  ->  ( B  +  C
)  e.  CC )
8483ad2ant2lr 501 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( B  +  C
)  e.  CC )
8582, 84jca 304 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( ( A  +  C )  e.  CC  /\  ( B  +  C
)  e.  CC ) )
86853adant3 1001 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( A  +  C )  e.  CC  /\  ( B  +  C
)  e.  CC ) )
87 addcom 7906 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  +  C
)  e.  CC  /\  ( B  +  C
)  e.  CC )  ->  ( ( A  +  C )  +  ( B  +  C
) )  =  ( ( B  +  C
)  +  ( A  +  C ) ) )
8886, 87syl 14 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( A  +  C )  +  ( B  +  C ) )  =  ( ( B  +  C )  +  ( A  +  C ) ) )
8975, 80, 883eqtrd 2176 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( A  +  B )  +  ( ( C  +  D
)  +  ( C  -  D ) ) )  =  ( ( B  +  C )  +  ( A  +  C ) ) )
9066, 68, 893eqtr3rd 2181 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( B  +  C )  +  ( A  +  C ) )  =  ( pi  +  ( C  -  D ) ) )
91 picn 12881 . . . . . . . . . . 11  |-  pi  e.  CC
92 addcom 7906 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( pi  e.  CC  /\  ( C  -  D
)  e.  CC )  ->  ( pi  +  ( C  -  D
) )  =  ( ( C  -  D
)  +  pi ) )
9391, 28, 92sylancr 410 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( pi  +  ( C  -  D ) )  =  ( ( C  -  D )  +  pi ) )
94933adant3 1001 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( pi  +  ( C  -  D ) )  =  ( ( C  -  D )  +  pi ) )
9590, 94eqtrd 2172 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( B  +  C )  +  ( A  +  C ) )  =  ( ( C  -  D )  +  pi ) )
9695fveq2d 5425 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  (
( B  +  C
)  +  ( A  +  C ) ) )  =  ( cos `  ( ( C  -  D )  +  pi ) ) )
97 cosppi 12912 . . . . . . . . 9  |-  ( ( C  -  D )  e.  CC  ->  ( cos `  ( ( C  -  D )  +  pi ) )  = 
-u ( cos `  ( C  -  D )
) )
9828, 97syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( cos `  (
( C  -  D
)  +  pi ) )  =  -u ( cos `  ( C  -  D ) ) )
99983adant3 1001 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  (
( C  -  D
)  +  pi ) )  =  -u ( cos `  ( C  -  D ) ) )
10096, 99eqtrd 2172 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  (
( B  +  C
)  +  ( A  +  C ) ) )  =  -u ( cos `  ( C  -  D ) ) )
10161, 100oveq12d 5792 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  (
( B  +  C
)  -  ( A  +  C ) ) )  -  ( cos `  ( ( B  +  C )  +  ( A  +  C ) ) ) )  =  ( ( cos `  ( B  -  A )
)  -  -u ( cos `  ( C  -  D ) ) ) )
102 subcl 7968 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( B  e.  CC  /\  A  e.  CC )  ->  ( B  -  A
)  e.  CC )
103102ancoms 266 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  ->  ( B  -  A
)  e.  CC )
104103adantr 274 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( B  -  A
)  e.  CC )
105104coscld 11425 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( cos `  ( B  -  A )
)  e.  CC )
106105, 29subnegd 8087 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( ( cos `  ( B  -  A )
)  -  -u ( cos `  ( C  -  D ) ) )  =  ( ( cos `  ( B  -  A
) )  +  ( cos `  ( C  -  D ) ) ) )
1071063adant3 1001 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  ( B  -  A )
)  -  -u ( cos `  ( C  -  D ) ) )  =  ( ( cos `  ( B  -  A
) )  +  ( cos `  ( C  -  D ) ) ) )
108101, 107eqtrd 2172 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  (
( B  +  C
)  -  ( A  +  C ) ) )  -  ( cos `  ( ( B  +  C )  +  ( A  +  C ) ) ) )  =  ( ( cos `  ( B  -  A )
)  +  ( cos `  ( C  -  D
) ) ) )
109108oveq1d 5789 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( cos `  ( ( B  +  C )  -  ( A  +  C )
) )  -  ( cos `  ( ( B  +  C )  +  ( A  +  C
) ) ) )  /  2 )  =  ( ( ( cos `  ( B  -  A
) )  +  ( cos `  ( C  -  D ) ) )  /  2 ) )
110 sinmul 11458 . . . . 5  |-  ( ( ( B  +  C
)  e.  CC  /\  ( A  +  C
)  e.  CC )  ->  ( ( sin `  ( B  +  C
) )  x.  ( sin `  ( A  +  C ) ) )  =  ( ( ( cos `  ( ( B  +  C )  -  ( A  +  C ) ) )  -  ( cos `  (
( B  +  C
)  +  ( A  +  C ) ) ) )  /  2
) )
11184, 82, 110syl2anc 408 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC ) )  -> 
( ( sin `  ( B  +  C )
)  x.  ( sin `  ( A  +  C
) ) )  =  ( ( ( cos `  ( ( B  +  C )  -  ( A  +  C )
) )  -  ( cos `  ( ( B  +  C )  +  ( A  +  C
) ) ) )  /  2 ) )
1121113adant3 1001 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( sin `  ( B  +  C )
)  x.  ( sin `  ( A  +  C
) ) )  =  ( ( ( cos `  ( ( B  +  C )  -  ( A  +  C )
) )  -  ( cos `  ( ( B  +  C )  +  ( A  +  C
) ) ) )  /  2 ) )
113 cosneg 11441 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  -  B )  e.  CC  ->  ( cos `  -u ( A  -  B ) )  =  ( cos `  ( A  -  B )
) )
11436, 113syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  ->  ( cos `  -u ( A  -  B )
)  =  ( cos `  ( A  -  B
) ) )
115 negsubdi2 8028 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  -> 
-u ( A  -  B )  =  ( B  -  A ) )
116115fveq2d 5425 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  ->  ( cos `  -u ( A  -  B )
)  =  ( cos `  ( B  -  A
) ) )
117114, 116eqtr3d 2174 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  ->  ( cos `  ( A  -  B )
)  =  ( cos `  ( B  -  A
) ) )
1181173ad2ant1 1002 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( cos `  ( A  -  B )
)  =  ( cos `  ( B  -  A
) ) )
119118oveq1d 5789 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( cos `  ( A  -  B )
)  +  ( cos `  ( C  -  D
) ) )  =  ( ( cos `  ( B  -  A )
)  +  ( cos `  ( C  -  D
) ) ) )
120119oveq1d 5789 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( cos `  ( A  -  B
) )  +  ( cos `  ( C  -  D ) ) )  /  2 )  =  ( ( ( cos `  ( B  -  A ) )  +  ( cos `  ( C  -  D )
) )  /  2
) )
121109, 112, 1203eqtr4d 2182 . 2  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( sin `  ( B  +  C )
)  x.  ( sin `  ( A  +  C
) ) )  =  ( ( ( cos `  ( A  -  B
) )  +  ( cos `  ( C  -  D ) ) )  /  2 ) )
12250, 55, 1213eqtr4d 2182 1  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC )  /\  ( C  e.  CC  /\  D  e.  CC )  /\  (
( A  +  B
)  +  ( C  +  D ) )  =  pi )  -> 
( ( ( sin `  A )  x.  ( sin `  B ) )  +  ( ( sin `  C )  x.  ( sin `  D ) ) )  =  ( ( sin `  ( B  +  C ) )  x.  ( sin `  ( A  +  C )
) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 103    /\ w3a 962    = wceq 1331    e. wcel 1480   class class class wbr 3929   ` cfv 5123  (class class class)co 5774   CCcc 7625   0cc0 7627    + caddc 7630    x. cmul 7632    - cmin 7940   -ucneg 7941   # cap 8350    / cdiv 8439   2c2 8778   sincsin 11357   cosccos 11358   picpi 11360
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-coll 4043  ax-sep 4046  ax-nul 4054  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-iinf 4502  ax-cnex 7718  ax-resscn 7719  ax-1cn 7720  ax-1re 7721  ax-icn 7722  ax-addcl 7723  ax-addrcl 7724  ax-mulcl 7725  ax-mulrcl 7726  ax-addcom 7727  ax-mulcom 7728  ax-addass 7729  ax-mulass 7730  ax-distr 7731  ax-i2m1 7732  ax-0lt1 7733  ax-1rid 7734  ax-0id 7735  ax-rnegex 7736  ax-precex 7737  ax-cnre 7738  ax-pre-ltirr 7739  ax-pre-ltwlin 7740  ax-pre-lttrn 7741  ax-pre-apti 7742  ax-pre-ltadd 7743  ax-pre-mulgt0 7744  ax-pre-mulext 7745  ax-arch 7746  ax-caucvg 7747  ax-pre-suploc 7748  ax-addf 7749  ax-mulf 7750
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 816  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-nel 2404  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rmo 2424  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-nul 3364  df-if 3475  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-iun 3815  df-disj 3907  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-tr 4027  df-id 4215  df-po 4218  df-iso 4219  df-iord 4288  df-on 4290  df-ilim 4291  df-suc 4293  df-iom 4505  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-f1 5128  df-fo 5129  df-f1o 5130  df-fv 5131  df-isom 5132  df-riota 5730  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-of 5982  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-recs 6202  df-irdg 6267  df-frec 6288  df-1o 6313  df-oadd 6317  df-er 6429  df-map 6544  df-pm 6545  df-en 6635  df-dom 6636  df-fin 6637  df-sup 6871  df-inf 6872  df-pnf 7809  df-mnf 7810  df-xr 7811  df-ltxr 7812  df-le 7813  df-sub 7942  df-neg 7943  df-reap 8344  df-ap 8351  df-div 8440  df-inn 8728  df-2 8786  df-3 8787  df-4 8788  df-5 8789  df-6 8790  df-7 8791  df-8 8792  df-9 8793  df-n0 8985  df-z 9062  df-uz 9334  df-q 9419  df-rp 9449  df-xneg 9566  df-xadd 9567  df-ioo 9682  df-ioc 9683  df-ico 9684  df-icc 9685  df-fz 9798  df-fzo 9927  df-seqfrec 10226  df-exp 10300  df-fac 10479  df-bc 10501  df-ihash 10529  df-shft 10594  df-cj 10621  df-re 10622  df-im 10623  df-rsqrt 10777  df-abs 10778  df-clim 11055  df-sumdc 11130  df-ef 11361  df-sin 11363  df-cos 11364  df-pi 11366  df-rest 12132  df-topgen 12151  df-psmet 12166  df-xmet 12167  df-met 12168  df-bl 12169  df-mopn 12170  df-top 12175  df-topon 12188  df-bases 12220  df-ntr 12275  df-cn 12367  df-cnp 12368  df-tx 12432  df-cncf 12737  df-limced 12804  df-dvap 12805
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