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

Theorem demoivre 11502
Description: De Moivre's Formula. Proof by induction given at http://en.wikipedia.org/wiki/De_Moivre's_formula, but restricted to nonnegative integer powers. See also demoivreALT 11503 for an alternate longer proof not using the exponential function. (Contributed by NM, 24-Jul-2007.)
Assertion
Ref Expression
demoivre ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴)))↑𝑁) = ((cos‘(𝑁 · 𝐴)) + (i · (sin‘(𝑁 · 𝐴)))))

Proof of Theorem demoivre
StepHypRef Expression
1 ax-icn 7734 . . . 4 i ∈ ℂ
2 mulcl 7766 . . . 4 ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
31, 2mpan 420 . . 3 (𝐴 ∈ ℂ → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
4 efexp 11412 . . 3 (((i · 𝐴) ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (exp‘(𝑁 · (i · 𝐴))) = ((exp‘(i · 𝐴))↑𝑁))
53, 4sylan 281 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (exp‘(𝑁 · (i · 𝐴))) = ((exp‘(i · 𝐴))↑𝑁))
6 zcn 9078 . . 3 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ)
7 mul12 7910 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (𝑁 · (i · 𝐴)) = (i · (𝑁 · 𝐴)))
81, 7mp3an2 1303 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (𝑁 · (i · 𝐴)) = (i · (𝑁 · 𝐴)))
98fveq2d 5428 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (exp‘(𝑁 · (i · 𝐴))) = (exp‘(i · (𝑁 · 𝐴))))
10 mulcl 7766 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (𝑁 · 𝐴) ∈ ℂ)
11 efival 11462 . . . . . 6 ((𝑁 · 𝐴) ∈ ℂ → (exp‘(i · (𝑁 · 𝐴))) = ((cos‘(𝑁 · 𝐴)) + (i · (sin‘(𝑁 · 𝐴)))))
1210, 11syl 14 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (exp‘(i · (𝑁 · 𝐴))) = ((cos‘(𝑁 · 𝐴)) + (i · (sin‘(𝑁 · 𝐴)))))
139, 12eqtrd 2172 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (exp‘(𝑁 · (i · 𝐴))) = ((cos‘(𝑁 · 𝐴)) + (i · (sin‘(𝑁 · 𝐴)))))
1413ancoms 266 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → (exp‘(𝑁 · (i · 𝐴))) = ((cos‘(𝑁 · 𝐴)) + (i · (sin‘(𝑁 · 𝐴)))))
156, 14sylan2 284 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (exp‘(𝑁 · (i · 𝐴))) = ((cos‘(𝑁 · 𝐴)) + (i · (sin‘(𝑁 · 𝐴)))))
16 efival 11462 . . . 4 (𝐴 ∈ ℂ → (exp‘(i · 𝐴)) = ((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))))
1716oveq1d 5792 . . 3 (𝐴 ∈ ℂ → ((exp‘(i · 𝐴))↑𝑁) = (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴)))↑𝑁))
1817adantr 274 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((exp‘(i · 𝐴))↑𝑁) = (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴)))↑𝑁))
195, 15, 183eqtr3rd 2181 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴)))↑𝑁) = ((cos‘(𝑁 · 𝐴)) + (i · (sin‘(𝑁 · 𝐴)))))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 103   = wceq 1331  wcel 1480  cfv 5126  (class class class)co 5777  cc 7637  ici 7641   + caddc 7642   · cmul 7644  cz 9073  cexp 10316  expce 11372  sincsin 11374  cosccos 11375
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 4046  ax-sep 4049  ax-nul 4057  ax-pow 4101  ax-pr 4134  ax-un 4358  ax-setind 4455  ax-iinf 4505  ax-cnex 7730  ax-resscn 7731  ax-1cn 7732  ax-1re 7733  ax-icn 7734  ax-addcl 7735  ax-addrcl 7736  ax-mulcl 7737  ax-mulrcl 7738  ax-addcom 7739  ax-mulcom 7740  ax-addass 7741  ax-mulass 7742  ax-distr 7743  ax-i2m1 7744  ax-0lt1 7745  ax-1rid 7746  ax-0id 7747  ax-rnegex 7748  ax-precex 7749  ax-cnre 7750  ax-pre-ltirr 7751  ax-pre-ltwlin 7752  ax-pre-lttrn 7753  ax-pre-apti 7754  ax-pre-ltadd 7755  ax-pre-mulgt0 7756  ax-pre-mulext 7757  ax-arch 7758  ax-caucvg 7759
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 3740  df-int 3775  df-iun 3818  df-disj 3910  df-br 3933  df-opab 3993  df-mpt 3994  df-tr 4030  df-id 4218  df-po 4221  df-iso 4222  df-iord 4291  df-on 4293  df-ilim 4294  df-suc 4296  df-iom 4508  df-xp 4548  df-rel 4549  df-cnv 4550  df-co 4551  df-dm 4552  df-rn 4553  df-res 4554  df-ima 4555  df-iota 5091  df-fun 5128  df-fn 5129  df-f 5130  df-f1 5131  df-fo 5132  df-f1o 5133  df-fv 5134  df-isom 5135  df-riota 5733  df-ov 5780  df-oprab 5781  df-mpo 5782  df-1st 6041  df-2nd 6042  df-recs 6205  df-irdg 6270  df-frec 6291  df-1o 6316  df-oadd 6320  df-er 6432  df-en 6638  df-dom 6639  df-fin 6640  df-sup 6874  df-pnf 7821  df-mnf 7822  df-xr 7823  df-ltxr 7824  df-le 7825  df-sub 7954  df-neg 7955  df-reap 8356  df-ap 8363  df-div 8452  df-inn 8740  df-2 8798  df-3 8799  df-4 8800  df-n0 8997  df-z 9074  df-uz 9346  df-q 9434  df-rp 9464  df-ico 9700  df-fz 9815  df-fzo 9944  df-seqfrec 10243  df-exp 10317  df-fac 10496  df-bc 10518  df-ihash 10546  df-cj 10638  df-re 10639  df-im 10640  df-rsqrt 10794  df-abs 10795  df-clim 11072  df-sumdc 11147  df-ef 11378  df-sin 11380  df-cos 11381
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator