ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  resin4p Unicode version

Theorem resin4p 11710
Description: Separate out the first four terms of the infinite series expansion of the sine of a real number. (Contributed by Paul Chapman, 19-Jan-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 30-Apr-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
efi4p.1  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( _i  x.  A ) ^
n )  /  ( ! `  n )
) )
Assertion
Ref Expression
resin4p  |-  ( A  e.  RR  ->  ( sin `  A )  =  ( ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) )  +  ( Im `  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
) ) ) )
Distinct variable groups:    A, k, n   
k, F
Allowed substitution hint:    F( n)

Proof of Theorem resin4p
StepHypRef Expression
1 resinval 11707 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  ( sin `  A )  =  ( Im `  ( exp `  ( _i  x.  A ) ) ) )
2 recn 7935 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  A  e.  CC )
3 efi4p.1 . . . . . 6  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( _i  x.  A ) ^
n )  /  ( ! `  n )
) )
43efi4p 11709 . . . . 5  |-  ( A  e.  CC  ->  ( exp `  ( _i  x.  A ) )  =  ( ( ( 1  -  ( ( A ^ 2 )  / 
2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) ) ) )  +  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
) ) )
52, 4syl 14 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  ( exp `  ( _i  x.  A ) )  =  ( ( ( 1  -  ( ( A ^ 2 )  / 
2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) ) ) )  +  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
) ) )
65fveq2d 5515 . . 3  |-  ( A  e.  RR  ->  (
Im `  ( exp `  ( _i  x.  A
) ) )  =  ( Im `  (
( ( 1  -  ( ( A ^
2 )  /  2
) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) ) ) )  +  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
) ) ) )
7 1re 7947 . . . . . . 7  |-  1  e.  RR
8 resqcl 10573 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A ^ 2 )  e.  RR )
98rehalfcld 9154 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( A ^ 2 )  /  2 )  e.  RR )
10 resubcl 8211 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  ( ( A ^
2 )  /  2
)  e.  RR )  ->  ( 1  -  ( ( A ^
2 )  /  2
) )  e.  RR )
117, 9, 10sylancr 414 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR  ->  (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  e.  RR )
1211recnd 7976 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  e.  CC )
13 ax-icn 7897 . . . . . 6  |-  _i  e.  CC
14 3nn0 9183 . . . . . . . . . 10  |-  3  e.  NN0
15 reexpcl 10523 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  RR  /\  3  e.  NN0 )  -> 
( A ^ 3 )  e.  RR )
1614, 15mpan2 425 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A ^ 3 )  e.  RR )
17 6re 8989 . . . . . . . . . 10  |-  6  e.  RR
18 6pos 9009 . . . . . . . . . . 11  |-  0  <  6
1917, 18gt0ap0ii 8575 . . . . . . . . . 10  |-  6 #  0
20 redivclap 8677 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A ^ 3 )  e.  RR  /\  6  e.  RR  /\  6 #  0 )  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
2117, 19, 20mp3an23 1329 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A ^ 3 )  e.  RR  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
2216, 21syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
23 resubcl 8211 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  RR  /\  ( ( A ^
3 )  /  6
)  e.  RR )  ->  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) )  e.  RR )
2422, 23mpdan 421 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) )  e.  RR )
2524recnd 7976 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) )  e.  CC )
26 mulcl 7929 . . . . . 6  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) )  e.  CC )  ->  ( _i  x.  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) ) )  e.  CC )
2713, 25, 26sylancr 414 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
_i  x.  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) ) )  e.  CC )
2812, 27addcld 7967 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( 1  -  (
( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) ) )  e.  CC )
29 mulcl 7929 . . . . . 6  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  A  e.  CC )  ->  ( _i  x.  A
)  e.  CC )
3013, 2, 29sylancr 414 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
_i  x.  A )  e.  CC )
31 4nn0 9184 . . . . 5  |-  4  e.  NN0
323eftlcl 11680 . . . . 5  |-  ( ( ( _i  x.  A
)  e.  CC  /\  4  e.  NN0 )  ->  sum_ k  e.  ( ZZ>= ` 
4 ) ( F `
 k )  e.  CC )
3330, 31, 32sylancl 413 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
)  e.  CC )
3428, 33imaddd 10953 . . 3  |-  ( A  e.  RR  ->  (
Im `  ( (
( 1  -  (
( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) ) )  +  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  4 ) ( F `  k ) ) )  =  ( ( Im `  (
( 1  -  (
( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) ) ) )  +  ( Im
`  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  4 ) ( F `  k ) ) ) )
3511, 24crimd 10970 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  (
Im `  ( (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) ) ) ) )  =  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) )
3635oveq1d 5884 . . 3  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( Im `  (
( 1  -  (
( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) ) ) )  +  ( Im
`  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  4 ) ( F `  k ) ) )  =  ( ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) )  +  ( Im
`  sum_ k  e.  (
ZZ>= `  4 ) ( F `  k ) ) ) )
376, 34, 363eqtrd 2214 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  (
Im `  ( exp `  ( _i  x.  A
) ) )  =  ( ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) )  +  ( Im `  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
) ) ) )
381, 37eqtrd 2210 1  |-  ( A  e.  RR  ->  ( sin `  A )  =  ( ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) )  +  ( Im `  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    = wceq 1353    e. wcel 2148   class class class wbr 4000    |-> cmpt 4061   ` cfv 5212  (class class class)co 5869   CCcc 7800   RRcr 7801   0cc0 7802   1c1 7803   _ici 7804    + caddc 7805    x. cmul 7807    - cmin 8118   # cap 8528    / cdiv 8618   2c2 8959   3c3 8960   4c4 8961   6c6 8963   NN0cn0 9165   ZZ>=cuz 9517   ^cexp 10505   !cfa 10689   Imcim 10834   sum_csu 11345   expce 11634   sincsin 11636
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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4115  ax-sep 4118  ax-nul 4126  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-iinf 4584  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-mulrcl 7901  ax-addcom 7902  ax-mulcom 7903  ax-addass 7904  ax-mulass 7905  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-1rid 7909  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-precex 7912  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918  ax-pre-mulgt0 7919  ax-pre-mulext 7920  ax-arch 7921  ax-caucvg 7922
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-if 3535  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-tr 4099  df-id 4290  df-po 4293  df-iso 4294  df-iord 4363  df-on 4365  df-ilim 4366  df-suc 4368  df-iom 4587  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-isom 5221  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-recs 6300  df-irdg 6365  df-frec 6386  df-1o 6411  df-oadd 6415  df-er 6529  df-en 6735  df-dom 6736  df-fin 6737  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-reap 8522  df-ap 8529  df-div 8619  df-inn 8909  df-2 8967  df-3 8968  df-4 8969  df-5 8970  df-6 8971  df-n0 9166  df-z 9243  df-uz 9518  df-q 9609  df-rp 9641  df-ico 9881  df-fz 9996  df-fzo 10129  df-seqfrec 10432  df-exp 10506  df-fac 10690  df-ihash 10740  df-cj 10835  df-re 10836  df-im 10837  df-rsqrt 10991  df-abs 10992  df-clim 11271  df-sumdc 11346  df-ef 11640  df-sin 11642
This theorem is referenced by:  sin01bnd  11749
  Copyright terms: Public domain W3C validator