Theorem cosordlem 15025

Description: Cosine is decreasing over the closed interval from 0 to π. (Contributed by Mario Carneiro, 10-May-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
cosord.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (0[,]π))
cosord.2	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ (0[,]π))
cosord.3	⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
cosordlem	⊢ (𝜑 → (cos‘𝐵) < (cos‘𝐴))

Proof of Theorem cosordlem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cosord.2	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ (0[,]π))
2		0re 8021	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ ℝ
3		pire 14962	. . . . . . . 8 ⊢ π ∈ ℝ
4	2, 3	elicc2i 10008	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ (0[,]π) ↔ (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵 ∧ 𝐵 ≤ π))
5	1, 4	sylib 122	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵 ∧ 𝐵 ≤ π))
6	5	simp1d 1011	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
7	6	recnd 8050	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
8		cosord.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (0[,]π))
9	2, 3	elicc2i 10008	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ (0[,]π) ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐴 ∧ 𝐴 ≤ π))
10	8, 9	sylib 122	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐴 ∧ 𝐴 ≤ π))
11	10	simp1d 1011	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
12	11	recnd 8050	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
13		subcos 11893	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → ((cos‘𝐴) − (cos‘𝐵)) = (2 · ((sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)) · (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2)))))
14	7, 12, 13	syl2anc 411	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((cos‘𝐴) − (cos‘𝐵)) = (2 · ((sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)) · (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2)))))
15		2rp 9727	. . . 4 ⊢ 2 ∈ ℝ+
16	6, 11	readdcld 8051	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐵 + 𝐴) ∈ ℝ)
17	16	rehalfcld 9232	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 + 𝐴) / 2) ∈ ℝ)
18	17	resincld 11869	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)) ∈ ℝ)
19	2	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
20	10	simp2d 1012	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝐴)
21		cosord.3	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
22	19, 11, 6, 20, 21	lelttrd 8146	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝐵)
23	6, 11, 22, 20	addgtge0d 8541	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 0 < (𝐵 + 𝐴))
24		2re 9054	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℝ
25		2pos 9075	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 < 2
26		divgt0 8893	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐵 + 𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐵 + 𝐴)) ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → 0 < ((𝐵 + 𝐴) / 2))
27	24, 25, 26	mpanr12 439	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐵 + 𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐵 + 𝐴)) → 0 < ((𝐵 + 𝐴) / 2))
28	16, 23, 27	syl2anc 411	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 0 < ((𝐵 + 𝐴) / 2))
29	3	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → π ∈ ℝ)
30	11, 6, 6, 21	ltadd2dd 8443	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐵 + 𝐴) < (𝐵 + 𝐵))
31	7	2timesd 9228	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝐵) = (𝐵 + 𝐵))
32	30, 31	breqtrrd 4058	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐵 + 𝐴) < (2 · 𝐵))
33	24	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
34	25	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 0 < 2)
35		ltdivmul 8897	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐵 + 𝐴) ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → (((𝐵 + 𝐴) / 2) < 𝐵 ↔ (𝐵 + 𝐴) < (2 · 𝐵)))
36	16, 6, 33, 34, 35	syl112anc 1253	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((𝐵 + 𝐴) / 2) < 𝐵 ↔ (𝐵 + 𝐴) < (2 · 𝐵)))
37	32, 36	mpbird 167	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 + 𝐴) / 2) < 𝐵)
38	5	simp3d 1013	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≤ π)
39	17, 6, 29, 37, 38	ltletrd 8444	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 + 𝐴) / 2) < π)
40		0xr 8068	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ∈ ℝ*
41	3	rexri 8079	. . . . . . . . 9 ⊢ π ∈ ℝ*
42		elioo2 9990	. . . . . . . . 9 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ*) → (((𝐵 + 𝐴) / 2) ∈ (0(,)π) ↔ (((𝐵 + 𝐴) / 2) ∈ ℝ ∧ 0 < ((𝐵 + 𝐴) / 2) ∧ ((𝐵 + 𝐴) / 2) < π)))
43	40, 41, 42	mp2an 426	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐵 + 𝐴) / 2) ∈ (0(,)π) ↔ (((𝐵 + 𝐴) / 2) ∈ ℝ ∧ 0 < ((𝐵 + 𝐴) / 2) ∧ ((𝐵 + 𝐴) / 2) < π))
44	17, 28, 39, 43	syl3anbrc 1183	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 + 𝐴) / 2) ∈ (0(,)π))
45		sinq12gt0 15006	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐵 + 𝐴) / 2) ∈ (0(,)π) → 0 < (sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)))
46	44, 45	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < (sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)))
47	18, 46	elrpd 9762	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)) ∈ ℝ+)
48	6, 11	resubcld 8402	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℝ)
49	48	rehalfcld 9232	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) ∈ ℝ)
50	49	resincld 11869	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2)) ∈ ℝ)
51	11, 6	posdifd 8553	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴 < 𝐵 ↔ 0 < (𝐵 − 𝐴)))
52	21, 51	mpbid 147	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 0 < (𝐵 − 𝐴))
53		divgt0 8893	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐵 − 𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐵 − 𝐴)) ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → 0 < ((𝐵 − 𝐴) / 2))
54	24, 25, 53	mpanr12 439	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐵 − 𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝐵 − 𝐴)) → 0 < ((𝐵 − 𝐴) / 2))
55	48, 52, 54	syl2anc 411	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 0 < ((𝐵 − 𝐴) / 2))
56		rehalfcl 9212	. . . . . . . . . 10 ⊢ (π ∈ ℝ → (π / 2) ∈ ℝ)
57	3, 56	mp1i 10	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (π / 2) ∈ ℝ)
58	6, 11	subge02d 8558	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (0 ≤ 𝐴 ↔ (𝐵 − 𝐴) ≤ 𝐵))
59	20, 58	mpbid 147	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ≤ 𝐵)
60	48, 6, 29, 59, 38	letrd 8145	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ≤ π)
61		lediv1 8890	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐵 − 𝐴) ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → ((𝐵 − 𝐴) ≤ π ↔ ((𝐵 − 𝐴) / 2) ≤ (π / 2)))
62	48, 29, 33, 34, 61	syl112anc 1253	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) ≤ π ↔ ((𝐵 − 𝐴) / 2) ≤ (π / 2)))
63	60, 62	mpbid 147	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) ≤ (π / 2))
64		pirp 14965	. . . . . . . . . 10 ⊢ π ∈ ℝ+
65		rphalflt 9752	. . . . . . . . . 10 ⊢ (π ∈ ℝ+ → (π / 2) < π)
66	64, 65	mp1i 10	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (π / 2) < π)
67	49, 57, 29, 63, 66	lelttrd 8146	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) < π)
68		elioo2 9990	. . . . . . . . 9 ⊢ ((0 ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ*) → (((𝐵 − 𝐴) / 2) ∈ (0(,)π) ↔ (((𝐵 − 𝐴) / 2) ∈ ℝ ∧ 0 < ((𝐵 − 𝐴) / 2) ∧ ((𝐵 − 𝐴) / 2) < π)))
69	40, 41, 68	mp2an 426	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐵 − 𝐴) / 2) ∈ (0(,)π) ↔ (((𝐵 − 𝐴) / 2) ∈ ℝ ∧ 0 < ((𝐵 − 𝐴) / 2) ∧ ((𝐵 − 𝐴) / 2) < π))
70	49, 55, 67, 69	syl3anbrc 1183	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) ∈ (0(,)π))
71		sinq12gt0 15006	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐵 − 𝐴) / 2) ∈ (0(,)π) → 0 < (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2)))
72	70, 71	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2)))
73	50, 72	elrpd 9762	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2)) ∈ ℝ+)
74	47, 73	rpmulcld 9782	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)) · (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2))) ∈ ℝ+)
75		rpmulcl 9747	. . . 4 ⊢ ((2 ∈ ℝ+ ∧ ((sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)) · (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2))) ∈ ℝ+) → (2 · ((sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)) · (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2)))) ∈ ℝ+)
76	15, 74, 75	sylancr 414	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2 · ((sin‘((𝐵 + 𝐴) / 2)) · (sin‘((𝐵 − 𝐴) / 2)))) ∈ ℝ+)
77	14, 76	eqeltrd 2270	. 2 ⊢ (𝜑 → ((cos‘𝐴) − (cos‘𝐵)) ∈ ℝ+)
78	6	recoscld 11870	. . 3 ⊢ (𝜑 → (cos‘𝐵) ∈ ℝ)
79	11	recoscld 11870	. . 3 ⊢ (𝜑 → (cos‘𝐴) ∈ ℝ)
80		difrp 9761	. . 3 ⊢ (((cos‘𝐵) ∈ ℝ ∧ (cos‘𝐴) ∈ ℝ) → ((cos‘𝐵) < (cos‘𝐴) ↔ ((cos‘𝐴) − (cos‘𝐵)) ∈ ℝ+))
81	78, 79, 80	syl2anc 411	. 2 ⊢ (𝜑 → ((cos‘𝐵) < (cos‘𝐴) ↔ ((cos‘𝐴) − (cos‘𝐵)) ∈ ℝ+))
82	77, 81	mpbird 167	1 ⊢ (𝜑 → (cos‘𝐵) < (cos‘𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 980   = wceq 1364   ∈ wcel 2164   class class class wbr 4030  ‘cfv 5255  (class class class)co 5919  ℂcc 7872  ℝcr 7873  0cc0 7874   + caddc 7877   · cmul 7879  ℝ^*cxr 8055   < clt 8056   ≤ cle 8057   − cmin 8192   / cdiv 8693  2c2 9035  ℝ⁺crp 9722  (,)cioo 9957  [,]cicc 9960  sincsin 11790  cosccos 11791  πcpi 11793

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 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-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4145  ax-sep 4148  ax-nul 4156  ax-pow 4204  ax-pr 4239  ax-un 4465  ax-setind 4570  ax-iinf 4621  ax-cnex 7965  ax-resscn 7966  ax-1cn 7967  ax-1re 7968  ax-icn 7969  ax-addcl 7970  ax-addrcl 7971  ax-mulcl 7972  ax-mulrcl 7973  ax-addcom 7974  ax-mulcom 7975  ax-addass 7976  ax-mulass 7977  ax-distr 7978  ax-i2m1 7979  ax-0lt1 7980  ax-1rid 7981  ax-0id 7982  ax-rnegex 7983  ax-precex 7984  ax-cnre 7985  ax-pre-ltirr 7986  ax-pre-ltwlin 7987  ax-pre-lttrn 7988  ax-pre-apti 7989  ax-pre-ltadd 7990  ax-pre-mulgt0 7991  ax-pre-mulext 7992  ax-arch 7993  ax-caucvg 7994  ax-pre-suploc 7995  ax-addf 7996  ax-mulf 7997

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 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2987  df-csb 3082  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3448  df-if 3559  df-pw 3604  df-sn 3625  df-pr 3626  df-op 3628  df-uni 3837  df-int 3872  df-iun 3915  df-disj 4008  df-br 4031  df-opab 4092  df-mpt 4093  df-tr 4129  df-id 4325  df-po 4328  df-iso 4329  df-iord 4398  df-on 4400  df-ilim 4401  df-suc 4403  df-iom 4624  df-xp 4666  df-rel 4667  df-cnv 4668  df-co 4669  df-dm 4670  df-rn 4671  df-res 4672  df-ima 4673  df-iota 5216  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-riota 5874  df-ov 5922  df-oprab 5923  df-mpo 5924  df-of 6132  df-1st 6195  df-2nd 6196  df-recs 6360  df-irdg 6425  df-frec 6446  df-1o 6471  df-oadd 6475  df-er 6589  df-map 6706  df-pm 6707  df-en 6797  df-dom 6798  df-fin 6799  df-sup 7045  df-inf 7046  df-pnf 8058  df-mnf 8059  df-xr 8060  df-ltxr 8061  df-le 8062  df-sub 8194  df-neg 8195  df-reap 8596  df-ap 8603  df-div 8694  df-inn 8985  df-2 9043  df-3 9044  df-4 9045  df-5 9046  df-6 9047  df-7 9048  df-8 9049  df-9 9050  df-n0 9244  df-z 9321  df-uz 9596  df-q 9688  df-rp 9723  df-xneg 9841  df-xadd 9842  df-ioo 9961  df-ioc 9962  df-ico 9963  df-icc 9964  df-fz 10078  df-fzo 10212  df-seqfrec 10522  df-exp 10613  df-fac 10800  df-bc 10822  df-ihash 10850  df-shft 10962  df-cj 10989  df-re 10990  df-im 10991  df-rsqrt 11145  df-abs 11146  df-clim 11425  df-sumdc 11500  df-ef 11794  df-sin 11796  df-cos 11797  df-pi 11799  df-rest 12855  df-topgen 12874  df-psmet 14042  df-xmet 14043  df-met 14044  df-bl 14045  df-mopn 14046  df-top 14177  df-topon 14190  df-bases 14222  df-ntr 14275  df-cn 14367  df-cnp 14368  df-tx 14432  df-cncf 14750  df-limced 14835  df-dvap 14836

This theorem is referenced by:  cosq34lt1  15026  cos02pilt1  15027  cos0pilt1  15028  cos11  15029  ioocosf1o  15030