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

Theorem resin4p 11432
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 11429 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  ( sin `  A )  =  ( Im `  ( exp `  ( _i  x.  A ) ) ) )
2 recn 7760 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  A  e.  CC )
3 efi4p.1 . . . . . 6  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( _i  x.  A ) ^
n )  /  ( ! `  n )
) )
43efi4p 11431 . . . . 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 5425 . . 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 7772 . . . . . . 7  |-  1  e.  RR
8 resqcl 10367 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A ^ 2 )  e.  RR )
98rehalfcld 8973 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( A ^ 2 )  /  2 )  e.  RR )
10 resubcl 8033 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  ( ( A ^
2 )  /  2
)  e.  RR )  ->  ( 1  -  ( ( A ^
2 )  /  2
) )  e.  RR )
117, 9, 10sylancr 410 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR  ->  (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  e.  RR )
1211recnd 7801 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  e.  CC )
13 ax-icn 7722 . . . . . 6  |-  _i  e.  CC
14 3nn0 9002 . . . . . . . . . 10  |-  3  e.  NN0
15 reexpcl 10317 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  RR  /\  3  e.  NN0 )  -> 
( A ^ 3 )  e.  RR )
1614, 15mpan2 421 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A ^ 3 )  e.  RR )
17 6re 8808 . . . . . . . . . 10  |-  6  e.  RR
18 6pos 8828 . . . . . . . . . . 11  |-  0  <  6
1917, 18gt0ap0ii 8397 . . . . . . . . . 10  |-  6 #  0
20 redivclap 8498 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A ^ 3 )  e.  RR  /\  6  e.  RR  /\  6 #  0 )  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
2117, 19, 20mp3an23 1307 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A ^ 3 )  e.  RR  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
2216, 21syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
23 resubcl 8033 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  RR  /\  ( ( A ^
3 )  /  6
)  e.  RR )  ->  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) )  e.  RR )
2422, 23mpdan 417 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) )  e.  RR )
2524recnd 7801 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) )  e.  CC )
26 mulcl 7754 . . . . . 6  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) )  e.  CC )  ->  ( _i  x.  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) ) )  e.  CC )
2713, 25, 26sylancr 410 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
_i  x.  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) ) )  e.  CC )
2812, 27addcld 7792 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( 1  -  (
( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) ) )  e.  CC )
29 mulcl 7754 . . . . . 6  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  A  e.  CC )  ->  ( _i  x.  A
)  e.  CC )
3013, 2, 29sylancr 410 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
_i  x.  A )  e.  CC )
31 4nn0 9003 . . . . 5  |-  4  e.  NN0
323eftlcl 11401 . . . . 5  |-  ( ( ( _i  x.  A
)  e.  CC  /\  4  e.  NN0 )  ->  sum_ k  e.  ( ZZ>= ` 
4 ) ( F `
 k )  e.  CC )
3330, 31, 32sylancl 409 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
)  e.  CC )
3428, 33imaddd 10739 . . 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 10756 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  (
Im `  ( (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) ) ) ) )  =  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) )
3635oveq1d 5789 . . 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 2176 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  (
Im `  ( exp `  ( _i  x.  A
) ) )  =  ( ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) )  +  ( Im `  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
) ) ) )
381, 37eqtrd 2172 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 1331    e. wcel 1480   class class class wbr 3929    |-> cmpt 3989   ` cfv 5123  (class class class)co 5774   CCcc 7625   RRcr 7626   0cc0 7627   1c1 7628   _ici 7629    + caddc 7630    x. cmul 7632    - cmin 7940   # cap 8350    / cdiv 8439   2c2 8778   3c3 8779   4c4 8780   6c6 8782   NN0cn0 8984   ZZ>=cuz 9333   ^cexp 10299   !cfa 10478   Imcim 10620   sum_csu 11129   expce 11355   sincsin 11357
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
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  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-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-1st 6038  df-2nd 6039  df-recs 6202  df-irdg 6267  df-frec 6288  df-1o 6313  df-oadd 6317  df-er 6429  df-en 6635  df-dom 6636  df-fin 6637  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-n0 8985  df-z 9062  df-uz 9334  df-q 9419  df-rp 9449  df-ico 9684  df-fz 9798  df-fzo 9927  df-seqfrec 10226  df-exp 10300  df-fac 10479  df-ihash 10529  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
This theorem is referenced by:  sin01bnd  11471
  Copyright terms: Public domain W3C validator