Users' Mathboxes Mathbox for Jim Kingdon < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  taupi Unicode version

Theorem taupi 15717
Description: Relationship between  tau and  pi. This can be seen as connecting the ratio of a circle's circumference to its radius and the ratio of a circle's circumference to its diameter. (Contributed by Jim Kingdon, 19-Feb-2019.) (Revised by AV, 1-Oct-2020.)
Assertion
Ref Expression
taupi  |-  tau  =  ( 2  x.  pi )

Proof of Theorem taupi
Dummy variables  f  g  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-tau 11941 . 2  |-  tau  = inf ( ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) ) ,  RR ,  <  )
2 lttri3 8106 . . . . 5  |-  ( ( f  e.  RR  /\  g  e.  RR )  ->  ( f  =  g  <-> 
( -.  f  < 
g  /\  -.  g  <  f ) ) )
32adantl 277 . . . 4  |-  ( ( T.  /\  ( f  e.  RR  /\  g  e.  RR ) )  -> 
( f  =  g  <-> 
( -.  f  < 
g  /\  -.  g  <  f ) ) )
4 2re 9060 . . . . . 6  |-  2  e.  RR
5 pire 15022 . . . . . 6  |-  pi  e.  RR
64, 5remulcli 8040 . . . . 5  |-  ( 2  x.  pi )  e.  RR
76a1i 9 . . . 4  |-  ( T. 
->  ( 2  x.  pi )  e.  RR )
8 2rp 9733 . . . . . . 7  |-  2  e.  RR+
9 pirp 15025 . . . . . . 7  |-  pi  e.  RR+
10 rpmulcl 9753 . . . . . . 7  |-  ( ( 2  e.  RR+  /\  pi  e.  RR+ )  ->  (
2  x.  pi )  e.  RR+ )
118, 9, 10mp2an 426 . . . . . 6  |-  ( 2  x.  pi )  e.  RR+
126recni 8038 . . . . . . 7  |-  ( 2  x.  pi )  e.  CC
13 cos2pi 15040 . . . . . . 7  |-  ( cos `  ( 2  x.  pi ) )  =  1
14 cosf 11870 . . . . . . . . 9  |-  cos : CC
--> CC
15 ffn 5407 . . . . . . . . 9  |-  ( cos
: CC --> CC  ->  cos 
Fn  CC )
1614, 15ax-mp 5 . . . . . . . 8  |-  cos  Fn  CC
17 fniniseg 5682 . . . . . . . 8  |-  ( cos 
Fn  CC  ->  ( ( 2  x.  pi )  e.  ( `' cos " { 1 } )  <-> 
( ( 2  x.  pi )  e.  CC  /\  ( cos `  (
2  x.  pi ) )  =  1 ) ) )
1816, 17ax-mp 5 . . . . . . 7  |-  ( ( 2  x.  pi )  e.  ( `' cos " { 1 } )  <-> 
( ( 2  x.  pi )  e.  CC  /\  ( cos `  (
2  x.  pi ) )  =  1 ) )
1912, 13, 18mpbir2an 944 . . . . . 6  |-  ( 2  x.  pi )  e.  ( `' cos " {
1 } )
2011, 19elini 3347 . . . . 5  |-  ( 2  x.  pi )  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) )
2120a1i 9 . . . 4  |-  ( T. 
->  ( 2  x.  pi )  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) ) )
22 elinel2 3350 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) )  ->  x  e.  ( `' cos " { 1 } ) )
23 fniniseg 5682 . . . . . . . . . . 11  |-  ( cos 
Fn  CC  ->  ( x  e.  ( `' cos " { 1 } )  <-> 
( x  e.  CC  /\  ( cos `  x
)  =  1 ) ) )
2416, 23ax-mp 5 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  ( `' cos " { 1 } )  <-> 
( x  e.  CC  /\  ( cos `  x
)  =  1 ) )
2522, 24sylib 122 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) )  -> 
( x  e.  CC  /\  ( cos `  x
)  =  1 ) )
2625simprd 114 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) )  -> 
( cos `  x
)  =  1 )
2726adantr 276 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  ( cos `  x )  =  1 )
28 elinel1 3349 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) )  ->  x  e.  RR+ )
2928rpred 9771 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) )  ->  x  e.  RR )
3029adantr 276 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  x  e.  RR )
3128rpgt0d 9774 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) )  -> 
0  <  x )
3231adantr 276 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  0  <  x )
33 simpr 110 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  x  <  ( 2  x.  pi ) )
34 0xr 8073 . . . . . . . . . 10  |-  0  e.  RR*
356rexri 8084 . . . . . . . . . 10  |-  ( 2  x.  pi )  e. 
RR*
36 elioo2 9996 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 0  e.  RR*  /\  (
2  x.  pi )  e.  RR* )  ->  (
x  e.  ( 0 (,) ( 2  x.  pi ) )  <->  ( x  e.  RR  /\  0  < 
x  /\  x  <  ( 2  x.  pi ) ) ) )
3734, 35, 36mp2an 426 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  ( 0 (,) ( 2  x.  pi ) )  <->  ( x  e.  RR  /\  0  < 
x  /\  x  <  ( 2  x.  pi ) ) )
3830, 32, 33, 37syl3anbrc 1183 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  x  e.  ( 0 (,) (
2  x.  pi ) ) )
39 cos02pilt1 15087 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  ( 0 (,) ( 2  x.  pi ) )  ->  ( cos `  x )  <  1 )
4038, 39syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  ( cos `  x )  <  1
)
4127, 40eqbrtrrd 4057 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  1  <  1 )
42 1red 8041 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  1  e.  RR )
4342ltnrd 8138 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " {
1 } ) )  /\  x  <  (
2  x.  pi ) )  ->  -.  1  <  1 )
4441, 43pm2.65da 662 . . . . 5  |-  ( x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) )  ->  -.  x  <  ( 2  x.  pi ) )
4544adantl 277 . . . 4  |-  ( ( T.  /\  x  e.  ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) ) )  ->  -.  x  <  ( 2  x.  pi ) )
463, 7, 21, 45infminti 7093 . . 3  |-  ( T. 
-> inf ( ( RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) ) ,  RR ,  <  )  =  ( 2  x.  pi ) )
4746mptru 1373 . 2  |- inf ( (
RR+  i^i  ( `' cos " { 1 } ) ) ,  RR ,  <  )  =  ( 2  x.  pi )
481, 47eqtri 2217 1  |-  tau  =  ( 2  x.  pi )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    /\ wa 104    <-> wb 105    /\ w3a 980    = wceq 1364   T. wtru 1365    e. wcel 2167    i^i cin 3156   {csn 3622   class class class wbr 4033   `'ccnv 4662   "cima 4666    Fn wfn 5253   -->wf 5254   ` cfv 5258  (class class class)co 5922  infcinf 7049   CCcc 7877   RRcr 7878   0cc0 7879   1c1 7880    x. cmul 7884   RR*cxr 8060    < clt 8061   2c2 9041   RR+crp 9728   (,)cioo 9963   cosccos 11810   picpi 11812   tauctau 11940
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 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4148  ax-sep 4151  ax-nul 4159  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  ax-iinf 4624  ax-cnex 7970  ax-resscn 7971  ax-1cn 7972  ax-1re 7973  ax-icn 7974  ax-addcl 7975  ax-addrcl 7976  ax-mulcl 7977  ax-mulrcl 7978  ax-addcom 7979  ax-mulcom 7980  ax-addass 7981  ax-mulass 7982  ax-distr 7983  ax-i2m1 7984  ax-0lt1 7985  ax-1rid 7986  ax-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-precex 7989  ax-cnre 7990  ax-pre-ltirr 7991  ax-pre-ltwlin 7992  ax-pre-lttrn 7993  ax-pre-apti 7994  ax-pre-ltadd 7995  ax-pre-mulgt0 7996  ax-pre-mulext 7997  ax-arch 7998  ax-caucvg 7999  ax-pre-suploc 8000  ax-addf 8001  ax-mulf 8002
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3451  df-if 3562  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-iun 3918  df-disj 4011  df-br 4034  df-opab 4095  df-mpt 4096  df-tr 4132  df-id 4328  df-po 4331  df-iso 4332  df-iord 4401  df-on 4403  df-ilim 4404  df-suc 4406  df-iom 4627  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-f1 5263  df-fo 5264  df-f1o 5265  df-fv 5266  df-isom 5267  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-of 6135  df-1st 6198  df-2nd 6199  df-recs 6363  df-irdg 6428  df-frec 6449  df-1o 6474  df-oadd 6478  df-er 6592  df-map 6709  df-pm 6710  df-en 6800  df-dom 6801  df-fin 6802  df-sup 7050  df-inf 7051  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200  df-reap 8602  df-ap 8609  df-div 8700  df-inn 8991  df-2 9049  df-3 9050  df-4 9051  df-5 9052  df-6 9053  df-7 9054  df-8 9055  df-9 9056  df-n0 9250  df-z 9327  df-uz 9602  df-q 9694  df-rp 9729  df-xneg 9847  df-xadd 9848  df-ioo 9967  df-ioc 9968  df-ico 9969  df-icc 9970  df-fz 10084  df-fzo 10218  df-seqfrec 10540  df-exp 10631  df-fac 10818  df-bc 10840  df-ihash 10868  df-shft 10980  df-cj 11007  df-re 11008  df-im 11009  df-rsqrt 11163  df-abs 11164  df-clim 11444  df-sumdc 11519  df-ef 11813  df-sin 11815  df-cos 11816  df-pi 11818  df-tau 11941  df-rest 12912  df-topgen 12931  df-psmet 14099  df-xmet 14100  df-met 14101  df-bl 14102  df-mopn 14103  df-top 14234  df-topon 14247  df-bases 14279  df-ntr 14332  df-cn 14424  df-cnp 14425  df-tx 14489  df-cncf 14807  df-limced 14892  df-dvap 14893
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator