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Theorem asinsin 26935
Description: The arcsine function composed with sin is equal to the identity. This plus sinasin 26932 allow to view sin and arcsin as inverse operations to each other. For ease of use, we have not defined precisely the correct domain of correctness of this identity; in addition to the main region described here it is also true for some points on the branch cuts, namely when 𝐴 = (π / 2) − i𝑦 for nonnegative real 𝑦 and also symmetrically at 𝐴 = i𝑦 − (π / 2). In particular, when restricted to reals this identity extends to the closed interval [-(π / 2), (π / 2)], not just the open interval (see reasinsin 26939). (Contributed by Mario Carneiro, 2-Apr-2015.)
Assertion
Ref Expression
asinsin ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (arcsin‘(sin‘𝐴)) = 𝐴)

Proof of Theorem asinsin
StepHypRef Expression
1 sincl 16162 . . . 4 (𝐴 ∈ ℂ → (sin‘𝐴) ∈ ℂ)
21adantr 480 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (sin‘𝐴) ∈ ℂ)
3 asinval 26925 . . 3 ((sin‘𝐴) ∈ ℂ → (arcsin‘(sin‘𝐴)) = (-i · (log‘((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2)))))))
42, 3syl 17 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (arcsin‘(sin‘𝐴)) = (-i · (log‘((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2)))))))
5 ax-icn 11214 . . . . . . . 8 i ∈ ℂ
6 mulcl 11239 . . . . . . . 8 ((i ∈ ℂ ∧ (sin‘𝐴) ∈ ℂ) → (i · (sin‘𝐴)) ∈ ℂ)
75, 2, 6sylancr 587 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (i · (sin‘𝐴)) ∈ ℂ)
8 simpl 482 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 𝐴 ∈ ℂ)
9 mulcl 11239 . . . . . . . . 9 ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
105, 8, 9sylancr 587 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
11 efcl 16118 . . . . . . . 8 ((i · 𝐴) ∈ ℂ → (exp‘(i · 𝐴)) ∈ ℂ)
1210, 11syl 17 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (exp‘(i · 𝐴)) ∈ ℂ)
137, 12pncan3d 11623 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i · (sin‘𝐴)) + ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))) = (exp‘(i · 𝐴)))
1412, 7subcld 11620 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴))) ∈ ℂ)
15 ax-1cn 11213 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℂ
162sqcld 14184 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((sin‘𝐴)↑2) ∈ ℂ)
17 subcl 11507 . . . . . . . . 9 ((1 ∈ ℂ ∧ ((sin‘𝐴)↑2) ∈ ℂ) → (1 − ((sin‘𝐴)↑2)) ∈ ℂ)
1815, 16, 17sylancr 587 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (1 − ((sin‘𝐴)↑2)) ∈ ℂ)
19 binom2sub 14259 . . . . . . . . . 10 (((exp‘(i · 𝐴)) ∈ ℂ ∧ (i · (sin‘𝐴)) ∈ ℂ) → (((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))↑2) = ((((exp‘(i · 𝐴))↑2) − (2 · ((exp‘(i · 𝐴)) · (i · (sin‘𝐴))))) + ((i · (sin‘𝐴))↑2)))
2012, 7, 19syl2anc 584 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))↑2) = ((((exp‘(i · 𝐴))↑2) − (2 · ((exp‘(i · 𝐴)) · (i · (sin‘𝐴))))) + ((i · (sin‘𝐴))↑2)))
2112sqvald 14183 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴))↑2) = ((exp‘(i · 𝐴)) · (exp‘(i · 𝐴))))
22 2cn 12341 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2322a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 2 ∈ ℂ)
2423, 12, 7mul12d 11470 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (2 · ((exp‘(i · 𝐴)) · (i · (sin‘𝐴)))) = ((exp‘(i · 𝐴)) · (2 · (i · (sin‘𝐴)))))
2521, 24oveq12d 7449 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((exp‘(i · 𝐴))↑2) − (2 · ((exp‘(i · 𝐴)) · (i · (sin‘𝐴))))) = (((exp‘(i · 𝐴)) · (exp‘(i · 𝐴))) − ((exp‘(i · 𝐴)) · (2 · (i · (sin‘𝐴))))))
26 coscl 16163 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘𝐴) ∈ ℂ)
2726adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (cos‘𝐴) ∈ ℂ)
28 subsq 14249 . . . . . . . . . . . . 13 (((cos‘𝐴) ∈ ℂ ∧ (i · (sin‘𝐴)) ∈ ℂ) → (((cos‘𝐴)↑2) − ((i · (sin‘𝐴))↑2)) = (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))) · ((cos‘𝐴) − (i · (sin‘𝐴)))))
2927, 7, 28syl2anc 584 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) − ((i · (sin‘𝐴))↑2)) = (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))) · ((cos‘𝐴) − (i · (sin‘𝐴)))))
30 sqmul 14159 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((i ∈ ℂ ∧ (sin‘𝐴) ∈ ℂ) → ((i · (sin‘𝐴))↑2) = ((i↑2) · ((sin‘𝐴)↑2)))
315, 2, 30sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i · (sin‘𝐴))↑2) = ((i↑2) · ((sin‘𝐴)↑2)))
32 i2 14241 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (i↑2) = -1
3332oveq1i 7441 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((i↑2) · ((sin‘𝐴)↑2)) = (-1 · ((sin‘𝐴)↑2))
3416mulm1d 11715 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-1 · ((sin‘𝐴)↑2)) = -((sin‘𝐴)↑2))
3533, 34eqtrid 2789 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i↑2) · ((sin‘𝐴)↑2)) = -((sin‘𝐴)↑2))
3631, 35eqtrd 2777 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i · (sin‘𝐴))↑2) = -((sin‘𝐴)↑2))
3736oveq2d 7447 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) − ((i · (sin‘𝐴))↑2)) = (((cos‘𝐴)↑2) − -((sin‘𝐴)↑2)))
3827sqcld 14184 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((cos‘𝐴)↑2) ∈ ℂ)
3938, 16subnegd 11627 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) − -((sin‘𝐴)↑2)) = (((cos‘𝐴)↑2) + ((sin‘𝐴)↑2)))
4038, 16addcomd 11463 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) + ((sin‘𝐴)↑2)) = (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)))
4137, 39, 403eqtrd 2781 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) − ((i · (sin‘𝐴))↑2)) = (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)))
42 efival 16188 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐴 ∈ ℂ → (exp‘(i · 𝐴)) = ((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))))
4342adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (exp‘(i · 𝐴)) = ((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))))
4472timesd 12509 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (2 · (i · (sin‘𝐴))) = ((i · (sin‘𝐴)) + (i · (sin‘𝐴))))
4543, 44oveq12d 7449 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (2 · (i · (sin‘𝐴)))) = (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))) − ((i · (sin‘𝐴)) + (i · (sin‘𝐴)))))
4627, 7, 7pnpcan2d 11658 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))) − ((i · (sin‘𝐴)) + (i · (sin‘𝐴)))) = ((cos‘𝐴) − (i · (sin‘𝐴))))
4745, 46eqtrd 2777 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (2 · (i · (sin‘𝐴)))) = ((cos‘𝐴) − (i · (sin‘𝐴))))
4843, 47oveq12d 7449 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) · ((exp‘(i · 𝐴)) − (2 · (i · (sin‘𝐴))))) = (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))) · ((cos‘𝐴) − (i · (sin‘𝐴)))))
49 mulcl 11239 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 ∈ ℂ ∧ (i · (sin‘𝐴)) ∈ ℂ) → (2 · (i · (sin‘𝐴))) ∈ ℂ)
5022, 7, 49sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (2 · (i · (sin‘𝐴))) ∈ ℂ)
5112, 12, 50subdid 11719 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) · ((exp‘(i · 𝐴)) − (2 · (i · (sin‘𝐴))))) = (((exp‘(i · 𝐴)) · (exp‘(i · 𝐴))) − ((exp‘(i · 𝐴)) · (2 · (i · (sin‘𝐴))))))
5248, 51eqtr3d 2779 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))) · ((cos‘𝐴) − (i · (sin‘𝐴)))) = (((exp‘(i · 𝐴)) · (exp‘(i · 𝐴))) − ((exp‘(i · 𝐴)) · (2 · (i · (sin‘𝐴))))))
5329, 41, 523eqtr3d 2785 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)) = (((exp‘(i · 𝐴)) · (exp‘(i · 𝐴))) − ((exp‘(i · 𝐴)) · (2 · (i · (sin‘𝐴))))))
54 sincossq 16212 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ ℂ → (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)) = 1)
5554adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)) = 1)
5625, 53, 553eqtr2d 2783 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((exp‘(i · 𝐴))↑2) − (2 · ((exp‘(i · 𝐴)) · (i · (sin‘𝐴))))) = 1)
5756, 36oveq12d 7449 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((((exp‘(i · 𝐴))↑2) − (2 · ((exp‘(i · 𝐴)) · (i · (sin‘𝐴))))) + ((i · (sin‘𝐴))↑2)) = (1 + -((sin‘𝐴)↑2)))
58 negsub 11557 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℂ ∧ ((sin‘𝐴)↑2) ∈ ℂ) → (1 + -((sin‘𝐴)↑2)) = (1 − ((sin‘𝐴)↑2)))
5915, 16, 58sylancr 587 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (1 + -((sin‘𝐴)↑2)) = (1 − ((sin‘𝐴)↑2)))
6020, 57, 593eqtrd 2781 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))↑2) = (1 − ((sin‘𝐴)↑2)))
61 halfre 12480 . . . . . . . . . . . 12 (1 / 2) ∈ ℝ
6261a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (1 / 2) ∈ ℝ)
63 negicn 11509 . . . . . . . . . . . . . . 15 -i ∈ ℂ
64 mulcl 11239 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((-i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (-i · 𝐴) ∈ ℂ)
6563, 8, 64sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-i · 𝐴) ∈ ℂ)
66 efcl 16118 . . . . . . . . . . . . . 14 ((-i · 𝐴) ∈ ℂ → (exp‘(-i · 𝐴)) ∈ ℂ)
6765, 66syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (exp‘(-i · 𝐴)) ∈ ℂ)
6812, 67addcld 11280 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))) ∈ ℂ)
6968recld 15233 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴)))) ∈ ℝ)
70 halfgt0 12482 . . . . . . . . . . . 12 0 < (1 / 2)
7170a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (1 / 2))
7212recld 15233 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(exp‘(i · 𝐴))) ∈ ℝ)
7367recld 15233 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴))) ∈ ℝ)
74 asinsinlem 26934 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(exp‘(i · 𝐴))))
75 negcl 11508 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐴 ∈ ℂ → -𝐴 ∈ ℂ)
7675adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -𝐴 ∈ ℂ)
77 reneg 15164 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐴 ∈ ℂ → (ℜ‘-𝐴) = -(ℜ‘𝐴))
7877adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘-𝐴) = -(ℜ‘𝐴))
79 halfpire 26506 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (π / 2) ∈ ℝ
8079renegcli 11570 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -(π / 2) ∈ ℝ
81 recl 15149 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝐴 ∈ ℂ → (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ)
82 iooneg 13511 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((-(π / 2) ∈ ℝ ∧ (π / 2) ∈ ℝ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ) → ((ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ -(ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2))))
8380, 79, 81, 82mp3an12i 1467 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐴 ∈ ℂ → ((ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ -(ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2))))
8483biimpa 476 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -(ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2)))
8579recni 11275 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (π / 2) ∈ ℂ
8685negnegi 11579 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 --(π / 2) = (π / 2)
8786oveq2i 7442 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (-(π / 2)(,)--(π / 2)) = (-(π / 2)(,)(π / 2))
8884, 87eleqtrdi 2851 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -(ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
8978, 88eqeltrd 2841 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘-𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
90 asinsinlem 26934 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((-𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘-𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(exp‘(i · -𝐴))))
9176, 89, 90syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(exp‘(i · -𝐴))))
92 mulneg12 11701 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (-i · 𝐴) = (i · -𝐴))
935, 8, 92sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-i · 𝐴) = (i · -𝐴))
9493fveq2d 6910 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (exp‘(-i · 𝐴)) = (exp‘(i · -𝐴)))
9594fveq2d 6910 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴))) = (ℜ‘(exp‘(i · -𝐴))))
9691, 95breqtrrd 5171 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴))))
9772, 73, 74, 96addgt0d 11838 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < ((ℜ‘(exp‘(i · 𝐴))) + (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴)))))
9812, 67readdd 15253 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴)))) = ((ℜ‘(exp‘(i · 𝐴))) + (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴)))))
9997, 98breqtrrd 5171 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴)))))
10062, 69, 71, 99mulgt0d 11416 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < ((1 / 2) · (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))))
101 cosval 16159 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘𝐴) = (((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))) / 2))
102101adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (cos‘𝐴) = (((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))) / 2))
103 2ne0 12370 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 ≠ 0
104103a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 2 ≠ 0)
10568, 23, 104divrec2d 12047 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))) / 2) = ((1 / 2) · ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴)))))
106102, 105eqtrd 2777 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (cos‘𝐴) = ((1 / 2) · ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴)))))
107106fveq2d 6910 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(cos‘𝐴)) = (ℜ‘((1 / 2) · ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))))
108 remul2 15169 . . . . . . . . . . . 12 (((1 / 2) ∈ ℝ ∧ ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))) ∈ ℂ) → (ℜ‘((1 / 2) · ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))) = ((1 / 2) · (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))))
10961, 68, 108sylancr 587 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘((1 / 2) · ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))) = ((1 / 2) · (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))))
110107, 109eqtrd 2777 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(cos‘𝐴)) = ((1 / 2) · (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))))
111100, 110breqtrrd 5171 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(cos‘𝐴)))
11227, 7, 43mvrraddd 11675 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴))) = (cos‘𝐴))
113112fveq2d 6910 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))) = (ℜ‘(cos‘𝐴)))
114111, 113breqtrrd 5171 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))))
11514, 18, 60, 114eqsqrt2d 15407 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴))) = (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2))))
116115oveq2d 7447 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i · (sin‘𝐴)) + ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))) = ((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2)))))
11713, 116eqtr3d 2779 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (exp‘(i · 𝐴)) = ((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2)))))
118117fveq2d 6910 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (log‘(exp‘(i · 𝐴))) = (log‘((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2))))))
119 pire 26500 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
120119renegcli 11570 . . . . . . . . 9 -π ∈ ℝ
121120a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -π ∈ ℝ)
12280a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -(π / 2) ∈ ℝ)
123 elioore 13417 . . . . . . . . 9 ((ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) → (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ)
124123adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ)
125 pirp 26503 . . . . . . . . . . 11 π ∈ ℝ+
126 rphalflt 13064 . . . . . . . . . . 11 (π ∈ ℝ+ → (π / 2) < π)
127125, 126ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (π / 2) < π
12879, 119ltnegi 11807 . . . . . . . . . 10 ((π / 2) < π ↔ -π < -(π / 2))
129127, 128mpbi 230 . . . . . . . . 9 -π < -(π / 2)
130129a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -π < -(π / 2))
131 eliooord 13446 . . . . . . . . . 10 ((ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) → (-(π / 2) < (ℜ‘𝐴) ∧ (ℜ‘𝐴) < (π / 2)))
132131adantl 481 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-(π / 2) < (ℜ‘𝐴) ∧ (ℜ‘𝐴) < (π / 2)))
133132simpld 494 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -(π / 2) < (ℜ‘𝐴))
134121, 122, 124, 130, 133lttrd 11422 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -π < (ℜ‘𝐴))
135 imre 15147 . . . . . . . . 9 ((i · 𝐴) ∈ ℂ → (ℑ‘(i · 𝐴)) = (ℜ‘(-i · (i · 𝐴))))
13610, 135syl 17 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℑ‘(i · 𝐴)) = (ℜ‘(-i · (i · 𝐴))))
1375, 5mulneg1i 11709 . . . . . . . . . . . 12 (-i · i) = -(i · i)
138 ixi 11892 . . . . . . . . . . . . 13 (i · i) = -1
139138negeqi 11501 . . . . . . . . . . . 12 -(i · i) = --1
14015negnegi 11579 . . . . . . . . . . . 12 --1 = 1
141137, 139, 1403eqtri 2769 . . . . . . . . . . 11 (-i · i) = 1
142141oveq1i 7441 . . . . . . . . . 10 ((-i · i) · 𝐴) = (1 · 𝐴)
14363a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -i ∈ ℂ)
1445a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → i ∈ ℂ)
145143, 144, 8mulassd 11284 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((-i · i) · 𝐴) = (-i · (i · 𝐴)))
146 mullid 11260 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∈ ℂ → (1 · 𝐴) = 𝐴)
147146adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (1 · 𝐴) = 𝐴)
148142, 145, 1473eqtr3a 2801 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-i · (i · 𝐴)) = 𝐴)
149148fveq2d 6910 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(-i · (i · 𝐴))) = (ℜ‘𝐴))
150136, 149eqtrd 2777 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℑ‘(i · 𝐴)) = (ℜ‘𝐴))
151134, 150breqtrrd 5171 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -π < (ℑ‘(i · 𝐴)))
152119a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → π ∈ ℝ)
15379a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (π / 2) ∈ ℝ)
154132simprd 495 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘𝐴) < (π / 2))
155127a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (π / 2) < π)
156124, 153, 152, 154, 155lttrd 11422 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘𝐴) < π)
157124, 152, 156ltled 11409 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘𝐴) ≤ π)
158150, 157eqbrtrd 5165 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℑ‘(i · 𝐴)) ≤ π)
159 ellogrn 26601 . . . . . 6 ((i · 𝐴) ∈ ran log ↔ ((i · 𝐴) ∈ ℂ ∧ -π < (ℑ‘(i · 𝐴)) ∧ (ℑ‘(i · 𝐴)) ≤ π))
16010, 151, 158, 159syl3anbrc 1344 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (i · 𝐴) ∈ ran log)
161 logef 26623 . . . . 5 ((i · 𝐴) ∈ ran log → (log‘(exp‘(i · 𝐴))) = (i · 𝐴))
162160, 161syl 17 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (log‘(exp‘(i · 𝐴))) = (i · 𝐴))
163118, 162eqtr3d 2779 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (log‘((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2))))) = (i · 𝐴))
164163oveq2d 7447 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-i · (log‘((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2)))))) = (-i · (i · 𝐴)))
1654, 164, 1483eqtrd 2781 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (arcsin‘(sin‘𝐴)) = 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1540  wcel 2108  wne 2940   class class class wbr 5143  ran crn 5686  cfv 6561  (class class class)co 7431  cc 11153  cr 11154  0cc0 11155  1c1 11156  ici 11157   + caddc 11158   · cmul 11160   < clt 11295  cle 11296  cmin 11492  -cneg 11493   / cdiv 11920  2c2 12321  +crp 13034  (,)cioo 13387  cexp 14102  cre 15136  cim 15137  csqrt 15272  expce 16097  sincsin 16099  cosccos 16100  πcpi 16102  logclog 26596  arcsincasin 26905
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233  ax-addf 11234
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-tp 4631  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-supp 8186  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-er 8745  df-map 8868  df-pm 8869  df-ixp 8938  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-fsupp 9402  df-fi 9451  df-sup 9482  df-inf 9483  df-oi 9550  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-4 12331  df-5 12332  df-6 12333  df-7 12334  df-8 12335  df-9 12336  df-n0 12527  df-z 12614  df-dec 12734  df-uz 12879  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13154  df-xadd 13155  df-xmul 13156  df-ioo 13391  df-ioc 13392  df-ico 13393  df-icc 13394  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-fl 13832  df-mod 13910  df-seq 14043  df-exp 14103  df-fac 14313  df-bc 14342  df-hash 14370  df-shft 15106  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-limsup 15507  df-clim 15524  df-rlim 15525  df-sum 15723  df-ef 16103  df-sin 16105  df-cos 16106  df-pi 16108  df-struct 17184  df-sets 17201  df-slot 17219  df-ndx 17231  df-base 17248  df-ress 17275  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-starv 17312  df-sca 17313  df-vsca 17314  df-ip 17315  df-tset 17316  df-ple 17317  df-ds 17319  df-unif 17320  df-hom 17321  df-cco 17322  df-rest 17467  df-topn 17468  df-0g 17486  df-gsum 17487  df-topgen 17488  df-pt 17489  df-prds 17492  df-xrs 17547  df-qtop 17552  df-imas 17553  df-xps 17555  df-mre 17629  df-mrc 17630  df-acs 17632  df-mgm 18653  df-sgrp 18732  df-mnd 18748  df-submnd 18797  df-mulg 19086  df-cntz 19335  df-cmn 19800  df-psmet 21356  df-xmet 21357  df-met 21358  df-bl 21359  df-mopn 21360  df-fbas 21361  df-fg 21362  df-cnfld 21365  df-top 22900  df-topon 22917  df-topsp 22939  df-bases 22953  df-cld 23027  df-ntr 23028  df-cls 23029  df-nei 23106  df-lp 23144  df-perf 23145  df-cn 23235  df-cnp 23236  df-haus 23323  df-tx 23570  df-hmeo 23763  df-fil 23854  df-fm 23946  df-flim 23947  df-flf 23948  df-xms 24330  df-ms 24331  df-tms 24332  df-cncf 24904  df-limc 25901  df-dv 25902  df-log 26598  df-asin 26908
This theorem is referenced by:  acoscos  26936  reasinsin  26939  asinsinb  26940
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