Theorem sincosq3sgn 13399

Description: The signs of the sine and cosine functions in the third quadrant. (Contributed by Paul Chapman, 24-Jan-2008.)

Assertion

Ref	Expression
sincosq3sgn	⊢ (𝐴 ∈ (π(,)(3 · (π / 2))) → ((sin‘𝐴) < 0 ∧ (cos‘𝐴) < 0))

Proof of Theorem sincosq3sgn

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pire 13357	. . 3 ⊢ π ∈ ℝ
2		3re 8931	. . . 4 ⊢ 3 ∈ ℝ
3		halfpire 13363	. . . 4 ⊢ (π / 2) ∈ ℝ
4	2, 3	remulcli 7913	. . 3 ⊢ (3 · (π / 2)) ∈ ℝ
5		rexr 7944	. . . 4 ⊢ (π ∈ ℝ → π ∈ ℝ*)
6		rexr 7944	. . . 4 ⊢ ((3 · (π / 2)) ∈ ℝ → (3 · (π / 2)) ∈ ℝ*)
7		elioo2 9857	. . . 4 ⊢ ((π ∈ ℝ* ∧ (3 · (π / 2)) ∈ ℝ*) → (𝐴 ∈ (π(,)(3 · (π / 2))) ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ π < 𝐴 ∧ 𝐴 < (3 · (π / 2)))))
8	5, 6, 7	syl2an 287	. . 3 ⊢ ((π ∈ ℝ ∧ (3 · (π / 2)) ∈ ℝ) → (𝐴 ∈ (π(,)(3 · (π / 2))) ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ π < 𝐴 ∧ 𝐴 < (3 · (π / 2)))))
9	1, 4, 8	mp2an 423	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ (π(,)(3 · (π / 2))) ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ π < 𝐴 ∧ 𝐴 < (3 · (π / 2))))
10		pidiv2halves 13366	. . . . . . . . 9 ⊢ ((π / 2) + (π / 2)) = π
11	10	breq1i 3989	. . . . . . . 8 ⊢ (((π / 2) + (π / 2)) < 𝐴 ↔ π < 𝐴)
12		ltaddsub 8334	. . . . . . . . 9 ⊢ (((π / 2) ∈ ℝ ∧ (π / 2) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (((π / 2) + (π / 2)) < 𝐴 ↔ (π / 2) < (𝐴 − (π / 2))))
13	3, 3, 12	mp3an12 1317	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (((π / 2) + (π / 2)) < 𝐴 ↔ (π / 2) < (𝐴 − (π / 2))))
14	11, 13	bitr3id 193	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (π < 𝐴 ↔ (π / 2) < (𝐴 − (π / 2))))
15		ltsubadd 8330	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (π / 2) ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → ((𝐴 − (π / 2)) < π ↔ 𝐴 < (π + (π / 2))))
16	3, 1, 15	mp3an23 1319	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((𝐴 − (π / 2)) < π ↔ 𝐴 < (π + (π / 2))))
17		df-3 8917	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 3 = (2 + 1)
18	17	oveq1i 5852	. . . . . . . . . 10 ⊢ (3 · (π / 2)) = ((2 + 1) · (π / 2))
19		2cn 8928	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 2 ∈ ℂ
20		ax-1cn 7846	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1 ∈ ℂ
21	3	recni 7911	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (π / 2) ∈ ℂ
22	19, 20, 21	adddiri 7910	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((2 + 1) · (π / 2)) = ((2 · (π / 2)) + (1 · (π / 2)))
23	1	recni 7911	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ π ∈ ℂ
24		2ap0 8950	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 2 # 0
25	23, 19, 24	divcanap2i 8651	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2 · (π / 2)) = π
26	21	mulid2i 7902	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (1 · (π / 2)) = (π / 2)
27	25, 26	oveq12i 5854	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((2 · (π / 2)) + (1 · (π / 2))) = (π + (π / 2))
28	18, 22, 27	3eqtrri 2191	. . . . . . . . 9 ⊢ (π + (π / 2)) = (3 · (π / 2))
29	28	breq2i 3990	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 < (π + (π / 2)) ↔ 𝐴 < (3 · (π / 2)))
30	16, 29	bitr2di 196	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 < (3 · (π / 2)) ↔ (𝐴 − (π / 2)) < π))
31	14, 30	anbi12d 465	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((π < 𝐴 ∧ 𝐴 < (3 · (π / 2))) ↔ ((π / 2) < (𝐴 − (π / 2)) ∧ (𝐴 − (π / 2)) < π)))
32		resubcl 8162	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (π / 2) ∈ ℝ) → (𝐴 − (π / 2)) ∈ ℝ)
33	3, 32	mpan2 422	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 − (π / 2)) ∈ ℝ)
34		sincosq2sgn 13398	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ((π / 2)(,)π) → (0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2))) ∧ (cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0))
35		rexr 7944	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((π / 2) ∈ ℝ → (π / 2) ∈ ℝ*)
36		elioo2 9857	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((π / 2) ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ*) → ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ((π / 2)(,)π) ↔ ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ℝ ∧ (π / 2) < (𝐴 − (π / 2)) ∧ (𝐴 − (π / 2)) < π)))
37	35, 5, 36	syl2an 287	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((π / 2) ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ((π / 2)(,)π) ↔ ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ℝ ∧ (π / 2) < (𝐴 − (π / 2)) ∧ (𝐴 − (π / 2)) < π)))
38	3, 1, 37	mp2an 423	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ((π / 2)(,)π) ↔ ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ℝ ∧ (π / 2) < (𝐴 − (π / 2)) ∧ (𝐴 − (π / 2)) < π))
39		ancom 264	. . . . . . . . 9 ⊢ ((0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2))) ∧ (cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0) ↔ ((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ 0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2)))))
40	34, 38, 39	3imtr3i 199	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 − (π / 2)) ∈ ℝ ∧ (π / 2) < (𝐴 − (π / 2)) ∧ (𝐴 − (π / 2)) < π) → ((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ 0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2)))))
41	33, 40	syl3an1 1261	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (π / 2) < (𝐴 − (π / 2)) ∧ (𝐴 − (π / 2)) < π) → ((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ 0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2)))))
42	41	3expib 1196	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (((π / 2) < (𝐴 − (π / 2)) ∧ (𝐴 − (π / 2)) < π) → ((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ 0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2))))))
43	31, 42	sylbid 149	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((π < 𝐴 ∧ 𝐴 < (3 · (π / 2))) → ((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ 0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2))))))
44	33	resincld 11664	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (sin‘(𝐴 − (π / 2))) ∈ ℝ)
45	44	lt0neg2d 8414	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2))) ↔ -(sin‘(𝐴 − (π / 2))) < 0))
46	45	anbi2d 460	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ 0 < (sin‘(𝐴 − (π / 2)))) ↔ ((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ -(sin‘(𝐴 − (π / 2))) < 0)))
47	43, 46	sylibd 148	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((π < 𝐴 ∧ 𝐴 < (3 · (π / 2))) → ((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ -(sin‘(𝐴 − (π / 2))) < 0)))
48		recn 7886	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → 𝐴 ∈ ℂ)
49		pncan3 8106	. . . . . . . . 9 ⊢ (((π / 2) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → ((π / 2) + (𝐴 − (π / 2))) = 𝐴)
50	21, 48, 49	sylancr 411	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((π / 2) + (𝐴 − (π / 2))) = 𝐴)
51	50	fveq2d 5490	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (sin‘((π / 2) + (𝐴 − (π / 2)))) = (sin‘𝐴))
52	33	recnd 7927	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 − (π / 2)) ∈ ℂ)
53		sinhalfpip 13391	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ℂ → (sin‘((π / 2) + (𝐴 − (π / 2)))) = (cos‘(𝐴 − (π / 2))))
54	52, 53	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (sin‘((π / 2) + (𝐴 − (π / 2)))) = (cos‘(𝐴 − (π / 2))))
55	51, 54	eqtr3d 2200	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (sin‘𝐴) = (cos‘(𝐴 − (π / 2))))
56	55	breq1d 3992	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((sin‘𝐴) < 0 ↔ (cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0))
57	50	fveq2d 5490	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (cos‘((π / 2) + (𝐴 − (π / 2)))) = (cos‘𝐴))
58		coshalfpip 13393	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 − (π / 2)) ∈ ℂ → (cos‘((π / 2) + (𝐴 − (π / 2)))) = -(sin‘(𝐴 − (π / 2))))
59	52, 58	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (cos‘((π / 2) + (𝐴 − (π / 2)))) = -(sin‘(𝐴 − (π / 2))))
60	57, 59	eqtr3d 2200	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (cos‘𝐴) = -(sin‘(𝐴 − (π / 2))))
61	60	breq1d 3992	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((cos‘𝐴) < 0 ↔ -(sin‘(𝐴 − (π / 2))) < 0))
62	56, 61	anbi12d 465	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (((sin‘𝐴) < 0 ∧ (cos‘𝐴) < 0) ↔ ((cos‘(𝐴 − (π / 2))) < 0 ∧ -(sin‘(𝐴 − (π / 2))) < 0)))
63	47, 62	sylibrd 168	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → ((π < 𝐴 ∧ 𝐴 < (3 · (π / 2))) → ((sin‘𝐴) < 0 ∧ (cos‘𝐴) < 0)))
64	63	3impib 1191	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ π < 𝐴 ∧ 𝐴 < (3 · (π / 2))) → ((sin‘𝐴) < 0 ∧ (cos‘𝐴) < 0))
65	9, 64	sylbi 120	1 ⊢ (𝐴 ∈ (π(,)(3 · (π / 2))) → ((sin‘𝐴) < 0 ∧ (cos‘𝐴) < 0))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∧ w3a 968   = wceq 1343   ∈ wcel 2136   class class class wbr 3982  ‘cfv 5188  (class class class)co 5842  ℂcc 7751  ℝcr 7752  0cc0 7753  1c1 7754   + caddc 7756   · cmul 7758  ℝ^*cxr 7932   < clt 7933   − cmin 8069  -cneg 8070   / cdiv 8568  2c2 8908  3c3 8909  (,)cioo 9824  sincsin 11585  cosccos 11586  πcpi 11588

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 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565  ax-cnex 7844  ax-resscn 7845  ax-1cn 7846  ax-1re 7847  ax-icn 7848  ax-addcl 7849  ax-addrcl 7850  ax-mulcl 7851  ax-mulrcl 7852  ax-addcom 7853  ax-mulcom 7854  ax-addass 7855  ax-mulass 7856  ax-distr 7857  ax-i2m1 7858  ax-0lt1 7859  ax-1rid 7860  ax-0id 7861  ax-rnegex 7862  ax-precex 7863  ax-cnre 7864  ax-pre-ltirr 7865  ax-pre-ltwlin 7866  ax-pre-lttrn 7867  ax-pre-apti 7868  ax-pre-ltadd 7869  ax-pre-mulgt0 7870  ax-pre-mulext 7871  ax-arch 7872  ax-caucvg 7873  ax-pre-suploc 7874  ax-addf 7875  ax-mulf 7876

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 821  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-nel 2432  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rmo 2452  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-iun 3868  df-disj 3960  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-tr 4081  df-id 4271  df-po 4274  df-iso 4275  df-iord 4344  df-on 4346  df-ilim 4347  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-isom 5197  df-riota 5798  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-of 6050  df-1st 6108  df-2nd 6109  df-recs 6273  df-irdg 6338  df-frec 6359  df-1o 6384  df-oadd 6388  df-er 6501  df-map 6616  df-pm 6617  df-en 6707  df-dom 6708  df-fin 6709  df-sup 6949  df-inf 6950  df-pnf 7935  df-mnf 7936  df-xr 7937  df-ltxr 7938  df-le 7939  df-sub 8071  df-neg 8072  df-reap 8473  df-ap 8480  df-div 8569  df-inn 8858  df-2 8916  df-3 8917  df-4 8918  df-5 8919  df-6 8920  df-7 8921  df-8 8922  df-9 8923  df-n0 9115  df-z 9192  df-uz 9467  df-q 9558  df-rp 9590  df-xneg 9708  df-xadd 9709  df-ioo 9828  df-ioc 9829  df-ico 9830  df-icc 9831  df-fz 9945  df-fzo 10078  df-seqfrec 10381  df-exp 10455  df-fac 10639  df-bc 10661  df-ihash 10689  df-shft 10757  df-cj 10784  df-re 10785  df-im 10786  df-rsqrt 10940  df-abs 10941  df-clim 11220  df-sumdc 11295  df-ef 11589  df-sin 11591  df-cos 11592  df-pi 11594  df-rest 12558  df-topgen 12577  df-psmet 12637  df-xmet 12638  df-met 12639  df-bl 12640  df-mopn 12641  df-top 12646  df-topon 12659  df-bases 12691  df-ntr 12746  df-cn 12838  df-cnp 12839  df-tx 12903  df-cncf 13208  df-limced 13275  df-dvap 13276

This theorem is referenced by:  sincosq4sgn  13400