Theorem cnegex 8164

Description: Existence of the negative of a complex number. (Contributed by Eric Schmidt, 21-May-2007.)

Assertion

Ref	Expression
cnegex	⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ∃𝑥 ∈ ℂ (𝐴 + 𝑥) = 0)

Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Proof of Theorem cnegex

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cnre 7982	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ∃𝑎 ∈ ℝ ∃𝑏 ∈ ℝ 𝐴 = (𝑎 + (i · 𝑏)))
2		cnegexlem2 8162	. . . . 5 ⊢ ∃𝑦 ∈ ℝ (i · 𝑦) ∈ ℝ
3		cnegexlem3 8163	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑏 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ∃𝑐 ∈ ℝ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)
4	3	ad2ant2lr 510	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) → ∃𝑐 ∈ ℝ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)
5		ax-icn 7935	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ i ∈ ℂ
6		recn 7973	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 ∈ ℝ → 𝑐 ∈ ℂ)
7		mulcl 7967	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → (i · 𝑐) ∈ ℂ)
8	5, 6, 7	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 ∈ ℝ → (i · 𝑐) ∈ ℂ)
9		recn 7973	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑑 ∈ ℝ → 𝑑 ∈ ℂ)
10		addcl 7965	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((i · 𝑐) ∈ ℂ ∧ 𝑑 ∈ ℂ) → ((i · 𝑐) + 𝑑) ∈ ℂ)
11	8, 9, 10	syl2an 289	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑐 ∈ ℝ ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((i · 𝑐) + 𝑑) ∈ ℂ)
12	11	adantlr 477	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((i · 𝑐) + 𝑑) ∈ ℂ)
13	12	adantll 476	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((i · 𝑐) + 𝑑) ∈ ℂ)
14	13	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) ∧ ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = 0) → ((i · 𝑐) + 𝑑) ∈ ℂ)
15		recn 7973	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑎 ∈ ℝ → 𝑎 ∈ ℂ)
16		recn 7973	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑏 ∈ ℝ → 𝑏 ∈ ℂ)
17	15, 16	anim12i 338	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ))
18	17, 6	anim12i 338	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ 𝑐 ∈ ℝ) → ((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ))
19		mulcl 7967	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → (i · 𝑏) ∈ ℂ)
20	5, 19	mpan 424	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑏 ∈ ℂ → (i · 𝑏) ∈ ℂ)
21		addcl 7965	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ (i · 𝑏) ∈ ℂ) → (𝑎 + (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
22	20, 21	sylan2 286	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → (𝑎 + (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
23	22	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) ∧ 𝑑 ∈ ℂ) → (𝑎 + (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
24	5, 7	mpan 424	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑐 ∈ ℂ → (i · 𝑐) ∈ ℂ)
25	24	ad2antlr 489	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) ∧ 𝑑 ∈ ℂ) → (i · 𝑐) ∈ ℂ)
26		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) ∧ 𝑑 ∈ ℂ) → 𝑑 ∈ ℂ)
27	23, 25, 26	addassd 8009	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) ∧ 𝑑 ∈ ℂ) → (((𝑎 + (i · 𝑏)) + (i · 𝑐)) + 𝑑) = ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)))
28		simpll 527	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → 𝑎 ∈ ℂ)
29	20	ad2antlr 489	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → (i · 𝑏) ∈ ℂ)
30	24	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → (i · 𝑐) ∈ ℂ)
31	28, 29, 30	addassd 8009	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) + (i · 𝑐)) = (𝑎 + ((i · 𝑏) + (i · 𝑐))))
32		adddi 7972	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → (i · (𝑏 + 𝑐)) = ((i · 𝑏) + (i · 𝑐)))
33	5, 32	mp3an1 1335	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑏 ∈ ℂ ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → (i · (𝑏 + 𝑐)) = ((i · 𝑏) + (i · 𝑐)))
34	33	adantll 476	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → (i · (𝑏 + 𝑐)) = ((i · 𝑏) + (i · 𝑐)))
35	34	oveq2d 5911	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → (𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) = (𝑎 + ((i · 𝑏) + (i · 𝑐))))
36	31, 35	eqtr4d 2225	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) + (i · 𝑐)) = (𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))))
37	36	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) ∧ 𝑑 ∈ ℂ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) + (i · 𝑐)) = (𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))))
38	37	oveq1d 5910	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) ∧ 𝑑 ∈ ℂ) → (((𝑎 + (i · 𝑏)) + (i · 𝑐)) + 𝑑) = ((𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) + 𝑑))
39	27, 38	eqtr3d 2224	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ 𝑐 ∈ ℂ) ∧ 𝑑 ∈ ℂ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)) = ((𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) + 𝑑))
40	18, 9, 39	syl2an 289	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ 𝑐 ∈ ℝ) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)) = ((𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) + 𝑑))
41	40	adantlrr 483	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)) = ((𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) + 𝑑))
42		oveq2 5903	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑏 + 𝑐) = 𝑦 → (i · (𝑏 + 𝑐)) = (i · 𝑦))
43	42	oveq2d 5911	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑏 + 𝑐) = 𝑦 → (𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) = (𝑎 + (i · 𝑦)))
44	43	oveq1d 5910	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑏 + 𝑐) = 𝑦 → ((𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) + 𝑑) = ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑))
45	44	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦) → ((𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) + 𝑑) = ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑))
46	45	ad2antlr 489	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((𝑎 + (i · (𝑏 + 𝑐))) + 𝑑) = ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑))
47	41, 46	eqtr2d 2223	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)))
48	47	adantllr 481	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)))
49	48	eqeq1d 2198	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → (((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = 0 ↔ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)) = 0))
50	49	biimpa 296	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) ∧ ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = 0) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)) = 0)
51		oveq2 5903	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = ((i · 𝑐) + 𝑑) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)))
52	51	eqeq1d 2198	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = ((i · 𝑐) + 𝑑) → (((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0 ↔ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)) = 0))
53	52	rspcev 2856	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((i · 𝑐) + 𝑑) ∈ ℂ ∧ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + ((i · 𝑐) + 𝑑)) = 0) → ∃𝑥 ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0)
54	14, 50, 53	syl2anc 411	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) ∧ 𝑑 ∈ ℝ) ∧ ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = 0) → ∃𝑥 ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0)
55		readdcl 7966	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ) → (𝑎 + (i · 𝑦)) ∈ ℝ)
56		ax-rnegex 7949	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑎 + (i · 𝑦)) ∈ ℝ → ∃𝑑 ∈ ℝ ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = 0)
57	55, 56	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ) → ∃𝑑 ∈ ℝ ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = 0)
58	57	ad2ant2rl 511	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) → ∃𝑑 ∈ ℝ ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = 0)
59	58	adantr 276	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) → ∃𝑑 ∈ ℝ ((𝑎 + (i · 𝑦)) + 𝑑) = 0)
60	54, 59	r19.29a 2633	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) ∧ (𝑐 ∈ ℝ ∧ (𝑏 + 𝑐) = 𝑦)) → ∃𝑥 ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0)
61	4, 60	rexlimddv 2612	. . . . . 6 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (i · 𝑦) ∈ ℝ)) → ∃𝑥 ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0)
62	61	rexlimdvaa 2608	. . . . 5 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (∃𝑦 ∈ ℝ (i · 𝑦) ∈ ℝ → ∃𝑥 ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0))
63	2, 62	mpi 15	. . . 4 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → ∃𝑥 ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0)
64		oveq1 5902	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 = (𝑎 + (i · 𝑏)) → (𝐴 + 𝑥) = ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥))
65	64	eqeq1d 2198	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = (𝑎 + (i · 𝑏)) → ((𝐴 + 𝑥) = 0 ↔ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0))
66	65	rexbidv 2491	. . . 4 ⊢ (𝐴 = (𝑎 + (i · 𝑏)) → (∃𝑥 ∈ ℂ (𝐴 + 𝑥) = 0 ↔ ∃𝑥 ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) + 𝑥) = 0))
67	63, 66	syl5ibrcom 157	. . 3 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (𝐴 = (𝑎 + (i · 𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℂ (𝐴 + 𝑥) = 0))
68	67	rexlimivv 2613	. 2 ⊢ (∃𝑎 ∈ ℝ ∃𝑏 ∈ ℝ 𝐴 = (𝑎 + (i · 𝑏)) → ∃𝑥 ∈ ℂ (𝐴 + 𝑥) = 0)
69	1, 68	syl 14	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ∃𝑥 ∈ ℂ (𝐴 + 𝑥) = 0)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1364   ∈ wcel 2160  ∃wrex 2469  (class class class)co 5895  ℂcc 7838  ℝcr 7839  0cc0 7840  ici 7842   + caddc 7843   · cmul 7845

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-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-ext 2171  ax-resscn 7932  ax-1cn 7933  ax-icn 7935  ax-addcl 7936  ax-addrcl 7937  ax-mulcl 7938  ax-addcom 7940  ax-addass 7942  ax-distr 7944  ax-i2m1 7945  ax-0id 7948  ax-rnegex 7949  ax-cnre 7951

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1367  df-nf 1472  df-sb 1774  df-clab 2176  df-cleq 2182  df-clel 2185  df-nfc 2321  df-ral 2473  df-rex 2474  df-v 2754  df-un 3148  df-in 3150  df-ss 3157  df-sn 3613  df-pr 3614  df-op 3616  df-uni 3825  df-br 4019  df-iota 5196  df-fv 5243  df-ov 5898

This theorem is referenced by:  cnegex2  8165  addcan2  8167  0cnALT  8176  negeu  8177