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

Theorem resin4p 11659
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 11656 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  ( sin `  A )  =  ( Im `  ( exp `  ( _i  x.  A ) ) ) )
2 recn 7886 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  A  e.  CC )
3 efi4p.1 . . . . . 6  |-  F  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( ( _i  x.  A ) ^
n )  /  ( ! `  n )
) )
43efi4p 11658 . . . . 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 5490 . . 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 7898 . . . . . . 7  |-  1  e.  RR
8 resqcl 10522 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A ^ 2 )  e.  RR )
98rehalfcld 9103 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( A ^ 2 )  /  2 )  e.  RR )
10 resubcl 8162 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  RR  /\  ( ( A ^
2 )  /  2
)  e.  RR )  ->  ( 1  -  ( ( A ^
2 )  /  2
) )  e.  RR )
117, 9, 10sylancr 411 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR  ->  (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  e.  RR )
1211recnd 7927 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  e.  CC )
13 ax-icn 7848 . . . . . 6  |-  _i  e.  CC
14 3nn0 9132 . . . . . . . . . 10  |-  3  e.  NN0
15 reexpcl 10472 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  RR  /\  3  e.  NN0 )  -> 
( A ^ 3 )  e.  RR )
1614, 15mpan2 422 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A ^ 3 )  e.  RR )
17 6re 8938 . . . . . . . . . 10  |-  6  e.  RR
18 6pos 8958 . . . . . . . . . . 11  |-  0  <  6
1917, 18gt0ap0ii 8526 . . . . . . . . . 10  |-  6 #  0
20 redivclap 8627 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A ^ 3 )  e.  RR  /\  6  e.  RR  /\  6 #  0 )  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
2117, 19, 20mp3an23 1319 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A ^ 3 )  e.  RR  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
2216, 21syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( A ^ 3 )  /  6 )  e.  RR )
23 resubcl 8162 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  RR  /\  ( ( A ^
3 )  /  6
)  e.  RR )  ->  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) )  e.  RR )
2422, 23mpdan 418 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) )  e.  RR )
2524recnd 7927 . . . . . 6  |-  ( A  e.  RR  ->  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) )  e.  CC )
26 mulcl 7880 . . . . . 6  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) )  e.  CC )  ->  ( _i  x.  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) ) )  e.  CC )
2713, 25, 26sylancr 411 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
_i  x.  ( A  -  ( ( A ^ 3 )  / 
6 ) ) )  e.  CC )
2812, 27addcld 7918 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  (
( 1  -  (
( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) ) )  e.  CC )
29 mulcl 7880 . . . . . 6  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  A  e.  CC )  ->  ( _i  x.  A
)  e.  CC )
3013, 2, 29sylancr 411 . . . . 5  |-  ( A  e.  RR  ->  (
_i  x.  A )  e.  CC )
31 4nn0 9133 . . . . 5  |-  4  e.  NN0
323eftlcl 11629 . . . . 5  |-  ( ( ( _i  x.  A
)  e.  CC  /\  4  e.  NN0 )  ->  sum_ k  e.  ( ZZ>= ` 
4 ) ( F `
 k )  e.  CC )
3330, 31, 32sylancl 410 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
)  e.  CC )
3428, 33imaddd 10902 . . 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 10919 . . . 4  |-  ( A  e.  RR  ->  (
Im `  ( (
1  -  ( ( A ^ 2 )  /  2 ) )  +  ( _i  x.  ( A  -  (
( A ^ 3 )  /  6 ) ) ) ) )  =  ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) ) )
3635oveq1d 5857 . . 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 2202 . 2  |-  ( A  e.  RR  ->  (
Im `  ( exp `  ( _i  x.  A
) ) )  =  ( ( A  -  ( ( A ^
3 )  /  6
) )  +  ( Im `  sum_ k  e.  ( ZZ>= `  4 )
( F `  k
) ) ) )
381, 37eqtrd 2198 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 1343    e. wcel 2136   class class class wbr 3982    |-> cmpt 4043   ` cfv 5188  (class class class)co 5842   CCcc 7751   RRcr 7752   0cc0 7753   1c1 7754   _ici 7755    + caddc 7756    x. cmul 7758    - cmin 8069   # cap 8479    / cdiv 8568   2c2 8908   3c3 8909   4c4 8910   6c6 8912   NN0cn0 9114   ZZ>=cuz 9466   ^cexp 10454   !cfa 10638   Imcim 10783   sum_csu 11294   expce 11583   sincsin 11585
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 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565  ax-cnex 7844  ax-resscn 7845  ax-1cn 7846  ax-1re 7847  ax-icn 7848  ax-addcl 7849  ax-addrcl 7850  ax-mulcl 7851  ax-mulrcl 7852  ax-addcom 7853  ax-mulcom 7854  ax-addass 7855  ax-mulass 7856  ax-distr 7857  ax-i2m1 7858  ax-0lt1 7859  ax-1rid 7860  ax-0id 7861  ax-rnegex 7862  ax-precex 7863  ax-cnre 7864  ax-pre-ltirr 7865  ax-pre-ltwlin 7866  ax-pre-lttrn 7867  ax-pre-apti 7868  ax-pre-ltadd 7869  ax-pre-mulgt0 7870  ax-pre-mulext 7871  ax-arch 7872  ax-caucvg 7873
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-nel 2432  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rmo 2452  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-iun 3868  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-tr 4081  df-id 4271  df-po 4274  df-iso 4275  df-iord 4344  df-on 4346  df-ilim 4347  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-isom 5197  df-riota 5798  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-1st 6108  df-2nd 6109  df-recs 6273  df-irdg 6338  df-frec 6359  df-1o 6384  df-oadd 6388  df-er 6501  df-en 6707  df-dom 6708  df-fin 6709  df-pnf 7935  df-mnf 7936  df-xr 7937  df-ltxr 7938  df-le 7939  df-sub 8071  df-neg 8072  df-reap 8473  df-ap 8480  df-div 8569  df-inn 8858  df-2 8916  df-3 8917  df-4 8918  df-5 8919  df-6 8920  df-n0 9115  df-z 9192  df-uz 9467  df-q 9558  df-rp 9590  df-ico 9830  df-fz 9945  df-fzo 10078  df-seqfrec 10381  df-exp 10455  df-fac 10639  df-ihash 10689  df-cj 10784  df-re 10785  df-im 10786  df-rsqrt 10940  df-abs 10941  df-clim 11220  df-sumdc 11295  df-ef 11589  df-sin 11591
This theorem is referenced by:  sin01bnd  11698
  Copyright terms: Public domain W3C validator