Proof of Theorem efi4p
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | ax-icn 7856 |
. . . 4
⊢ i ∈
ℂ |
2 | | mulcl 7888 |
. . . 4
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℂ) → (i · 𝐴) ∈ ℂ) |
3 | 1, 2 | mpan 422 |
. . 3
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (i
· 𝐴) ∈
ℂ) |
4 | | efi4p.1 |
. . . 4
⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((i
· 𝐴)↑𝑛) / (!‘𝑛))) |
5 | 4 | ef4p 11644 |
. . 3
⊢ ((i
· 𝐴) ∈ ℂ
→ (exp‘(i · 𝐴)) = ((((1 + (i · 𝐴)) + (((i · 𝐴)↑2) / 2)) + (((i · 𝐴)↑3) / 6)) + Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘))) |
6 | 3, 5 | syl 14 |
. 2
⊢ (𝐴 ∈ ℂ →
(exp‘(i · 𝐴))
= ((((1 + (i · 𝐴)) +
(((i · 𝐴)↑2) /
2)) + (((i · 𝐴)↑3) / 6)) + Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘))) |
7 | | ax-1cn 7854 |
. . . . . 6
⊢ 1 ∈
ℂ |
8 | | addcl 7886 |
. . . . . 6
⊢ ((1
∈ ℂ ∧ (i · 𝐴) ∈ ℂ) → (1 + (i ·
𝐴)) ∈
ℂ) |
9 | 7, 3, 8 | sylancr 412 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (1 + (i
· 𝐴)) ∈
ℂ) |
10 | 3 | sqcld 10594 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑2) ∈
ℂ) |
11 | 10 | halfcld 9109 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑2) / 2)
∈ ℂ) |
12 | | 3nn0 9140 |
. . . . . . 7
⊢ 3 ∈
ℕ0 |
13 | | expcl 10481 |
. . . . . . 7
⊢ (((i
· 𝐴) ∈ ℂ
∧ 3 ∈ ℕ0) → ((i · 𝐴)↑3) ∈ ℂ) |
14 | 3, 12, 13 | sylancl 411 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑3) ∈
ℂ) |
15 | | 6cn 8947 |
. . . . . . 7
⊢ 6 ∈
ℂ |
16 | | 6re 8946 |
. . . . . . . 8
⊢ 6 ∈
ℝ |
17 | | 6pos 8966 |
. . . . . . . 8
⊢ 0 <
6 |
18 | 16, 17 | gt0ap0ii 8534 |
. . . . . . 7
⊢ 6 #
0 |
19 | | divclap 8582 |
. . . . . . 7
⊢ ((((i
· 𝐴)↑3) ∈
ℂ ∧ 6 ∈ ℂ ∧ 6 # 0) → (((i · 𝐴)↑3) / 6) ∈
ℂ) |
20 | 15, 18, 19 | mp3an23 1324 |
. . . . . 6
⊢ (((i
· 𝐴)↑3) ∈
ℂ → (((i · 𝐴)↑3) / 6) ∈
ℂ) |
21 | 14, 20 | syl 14 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑3) / 6)
∈ ℂ) |
22 | 9, 11, 21 | addassd 7929 |
. . . 4
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((1 + (i
· 𝐴)) + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6)) = ((1 + (i · 𝐴))
+ ((((i · 𝐴)↑2)
/ 2) + (((i · 𝐴)↑3) / 6)))) |
23 | 7 | a1i 9 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → 1 ∈
ℂ) |
24 | 23, 3, 11, 21 | add4d 8075 |
. . . 4
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((1 + (i
· 𝐴)) + ((((i
· 𝐴)↑2) / 2) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6))) = ((1 + (((i · 𝐴)↑2) / 2)) + ((i · 𝐴) + (((i · 𝐴)↑3) /
6)))) |
25 | | 2nn0 9139 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ 2 ∈
ℕ0 |
26 | | mulexp 10502 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℕ0) → ((i · 𝐴)↑2) = ((i↑2) ·
(𝐴↑2))) |
27 | 1, 25, 26 | mp3an13 1323 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑2) =
((i↑2) · (𝐴↑2))) |
28 | | i2 10563 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢
(i↑2) = -1 |
29 | 28 | oveq1i 5860 |
. . . . . . . . . . 11
⊢
((i↑2) · (𝐴↑2)) = (-1 · (𝐴↑2)) |
30 | 29 | a1i 9 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴 ∈ ℂ →
((i↑2) · (𝐴↑2)) = (-1 · (𝐴↑2))) |
31 | | sqcl 10524 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴↑2) ∈
ℂ) |
32 | 31 | mulm1d 8316 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (-1
· (𝐴↑2)) =
-(𝐴↑2)) |
33 | 27, 30, 32 | 3eqtrd 2207 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑2) =
-(𝐴↑2)) |
34 | 33 | oveq1d 5865 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑2) / 2) =
(-(𝐴↑2) /
2)) |
35 | | 2cn 8936 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 2 ∈
ℂ |
36 | | 2ap0 8958 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 2 #
0 |
37 | | divnegap 8610 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝐴↑2) ∈ ℂ ∧ 2
∈ ℂ ∧ 2 # 0) → -((𝐴↑2) / 2) = (-(𝐴↑2) / 2)) |
38 | 35, 36, 37 | mp3an23 1324 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝐴↑2) ∈ ℂ →
-((𝐴↑2) / 2) =
(-(𝐴↑2) /
2)) |
39 | 31, 38 | syl 14 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → -((𝐴↑2) / 2) = (-(𝐴↑2) / 2)) |
40 | 34, 39 | eqtr4d 2206 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑2) / 2) =
-((𝐴↑2) /
2)) |
41 | 40 | oveq2d 5866 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (1 + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) =
(1 + -((𝐴↑2) /
2))) |
42 | 31 | halfcld 9109 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((𝐴↑2) / 2) ∈
ℂ) |
43 | | negsub 8154 |
. . . . . . 7
⊢ ((1
∈ ℂ ∧ ((𝐴↑2) / 2) ∈ ℂ) → (1 +
-((𝐴↑2) / 2)) = (1
− ((𝐴↑2) /
2))) |
44 | 7, 42, 43 | sylancr 412 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (1 +
-((𝐴↑2) / 2)) = (1
− ((𝐴↑2) /
2))) |
45 | 41, 44 | eqtrd 2203 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (1 + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) =
(1 − ((𝐴↑2) /
2))) |
46 | | mulexp 10502 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → ((i · 𝐴)↑3) = ((i↑3) ·
(𝐴↑3))) |
47 | 1, 12, 46 | mp3an13 1323 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑3) =
((i↑3) · (𝐴↑3))) |
48 | | i3 10564 |
. . . . . . . . . . 11
⊢
(i↑3) = -i |
49 | 48 | oveq1i 5860 |
. . . . . . . . . 10
⊢
((i↑3) · (𝐴↑3)) = (-i · (𝐴↑3)) |
50 | 47, 49 | eqtrdi 2219 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑3) = (-i
· (𝐴↑3))) |
51 | 50 | oveq1d 5865 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑3) / 6) =
((-i · (𝐴↑3)) /
6)) |
52 | | expcl 10481 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 3 ∈
ℕ0) → (𝐴↑3) ∈ ℂ) |
53 | 12, 52 | mpan2 423 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴↑3) ∈
ℂ) |
54 | | negicn 8107 |
. . . . . . . . . 10
⊢ -i ∈
ℂ |
55 | 15, 18 | pm3.2i 270 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (6 ∈
ℂ ∧ 6 # 0) |
56 | | divassap 8594 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((-i
∈ ℂ ∧ (𝐴↑3) ∈ ℂ ∧ (6 ∈
ℂ ∧ 6 # 0)) → ((-i · (𝐴↑3)) / 6) = (-i · ((𝐴↑3) / 6))) |
57 | 54, 55, 56 | mp3an13 1323 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝐴↑3) ∈ ℂ →
((-i · (𝐴↑3)) /
6) = (-i · ((𝐴↑3) / 6))) |
58 | 53, 57 | syl 14 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((-i
· (𝐴↑3)) / 6) =
(-i · ((𝐴↑3) /
6))) |
59 | | divclap 8582 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝐴↑3) ∈ ℂ ∧ 6
∈ ℂ ∧ 6 # 0) → ((𝐴↑3) / 6) ∈
ℂ) |
60 | 15, 18, 59 | mp3an23 1324 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝐴↑3) ∈ ℂ →
((𝐴↑3) / 6) ∈
ℂ) |
61 | 53, 60 | syl 14 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((𝐴↑3) / 6) ∈
ℂ) |
62 | | mulneg12 8303 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ ((𝐴↑3) / 6) ∈ ℂ) → (-i
· ((𝐴↑3) / 6))
= (i · -((𝐴↑3)
/ 6))) |
63 | 1, 61, 62 | sylancr 412 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (-i
· ((𝐴↑3) / 6))
= (i · -((𝐴↑3)
/ 6))) |
64 | 51, 58, 63 | 3eqtrd 2207 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑3) / 6) =
(i · -((𝐴↑3) /
6))) |
65 | 64 | oveq2d 5866 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴) + (((i ·
𝐴)↑3) / 6)) = ((i
· 𝐴) + (i ·
-((𝐴↑3) /
6)))) |
66 | 61 | negcld 8204 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → -((𝐴↑3) / 6) ∈
ℂ) |
67 | | adddi 7893 |
. . . . . . . 8
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℂ ∧ -((𝐴↑3) / 6) ∈ ℂ) → (i
· (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6))) = ((i ·
𝐴) + (i · -((𝐴↑3) /
6)))) |
68 | 1, 67 | mp3an1 1319 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ -((𝐴↑3) / 6) ∈ ℂ)
→ (i · (𝐴 +
-((𝐴↑3) / 6))) = ((i
· 𝐴) + (i ·
-((𝐴↑3) /
6)))) |
69 | 66, 68 | mpdan 419 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (i
· (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6))) = ((i ·
𝐴) + (i · -((𝐴↑3) /
6)))) |
70 | | negsub 8154 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ ((𝐴↑3) / 6) ∈ ℂ)
→ (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6)) = (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6))) |
71 | 61, 70 | mpdan 419 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6)) = (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6))) |
72 | 71 | oveq2d 5866 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (i
· (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6))) = (i ·
(𝐴 − ((𝐴↑3) /
6)))) |
73 | 65, 69, 72 | 3eqtr2d 2209 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴) + (((i ·
𝐴)↑3) / 6)) = (i
· (𝐴 − ((𝐴↑3) /
6)))) |
74 | 45, 73 | oveq12d 5868 |
. . . 4
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((1 +
(((i · 𝐴)↑2) /
2)) + ((i · 𝐴) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6))) = ((1 − ((𝐴↑2) / 2)) + (i · (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6))))) |
75 | 22, 24, 74 | 3eqtrd 2207 |
. . 3
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((1 + (i
· 𝐴)) + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6)) = ((1 − ((𝐴↑2) / 2)) + (i · (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6))))) |
76 | 75 | oveq1d 5865 |
. 2
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((((1 +
(i · 𝐴)) + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6)) + Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘)) = (((1 − ((𝐴↑2) / 2)) + (i · (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6)))) + Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘))) |
77 | 6, 76 | eqtrd 2203 |
1
⊢ (𝐴 ∈ ℂ →
(exp‘(i · 𝐴))
= (((1 − ((𝐴↑2)
/ 2)) + (i · (𝐴
− ((𝐴↑3) / 6))))
+ Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘))) |