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Theorem asinsin 26917
Description: The arcsine function composed with sin is equal to the identity. This plus sinasin 26914 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 26921). (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 16123 . . . 4 (𝐴 ∈ ℂ → (sin‘𝐴) ∈ ℂ)
21adantr 479 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (sin‘𝐴) ∈ ℂ)
3 asinval 26907 . . 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 11208 . . . . . . . 8 i ∈ ℂ
6 mulcl 11233 . . . . . . . 8 ((i ∈ ℂ ∧ (sin‘𝐴) ∈ ℂ) → (i · (sin‘𝐴)) ∈ ℂ)
75, 2, 6sylancr 585 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (i · (sin‘𝐴)) ∈ ℂ)
8 simpl 481 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 𝐴 ∈ ℂ)
9 mulcl 11233 . . . . . . . . 9 ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
105, 8, 9sylancr 585 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
11 efcl 16079 . . . . . . . 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 11615 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i · (sin‘𝐴)) + ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))) = (exp‘(i · 𝐴)))
1412, 7subcld 11612 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴))) ∈ ℂ)
15 ax-1cn 11207 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℂ
162sqcld 14157 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((sin‘𝐴)↑2) ∈ ℂ)
17 subcl 11500 . . . . . . . . 9 ((1 ∈ ℂ ∧ ((sin‘𝐴)↑2) ∈ ℂ) → (1 − ((sin‘𝐴)↑2)) ∈ ℂ)
1815, 16, 17sylancr 585 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (1 − ((sin‘𝐴)↑2)) ∈ ℂ)
19 binom2sub 14232 . . . . . . . . . 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 582 . . . . . . . . 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 14156 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴))↑2) = ((exp‘(i · 𝐴)) · (exp‘(i · 𝐴))))
22 2cn 12333 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℂ
2322a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 2 ∈ ℂ)
2423, 12, 7mul12d 11464 . . . . . . . . . . . 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 7434 . . . . . . . . . . 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 16124 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘𝐴) ∈ ℂ)
2726adantr 479 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (cos‘𝐴) ∈ ℂ)
28 subsq 14222 . . . . . . . . . . . . 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 582 . . . . . . . . . . . 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 14132 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((i ∈ ℂ ∧ (sin‘𝐴) ∈ ℂ) → ((i · (sin‘𝐴))↑2) = ((i↑2) · ((sin‘𝐴)↑2)))
315, 2, 30sylancr 585 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i · (sin‘𝐴))↑2) = ((i↑2) · ((sin‘𝐴)↑2)))
32 i2 14214 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (i↑2) = -1
3332oveq1i 7426 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((i↑2) · ((sin‘𝐴)↑2)) = (-1 · ((sin‘𝐴)↑2))
3416mulm1d 11707 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-1 · ((sin‘𝐴)↑2)) = -((sin‘𝐴)↑2))
3533, 34eqtrid 2778 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i↑2) · ((sin‘𝐴)↑2)) = -((sin‘𝐴)↑2))
3631, 35eqtrd 2766 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((i · (sin‘𝐴))↑2) = -((sin‘𝐴)↑2))
3736oveq2d 7432 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) − ((i · (sin‘𝐴))↑2)) = (((cos‘𝐴)↑2) − -((sin‘𝐴)↑2)))
3827sqcld 14157 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((cos‘𝐴)↑2) ∈ ℂ)
3938, 16subnegd 11619 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) − -((sin‘𝐴)↑2)) = (((cos‘𝐴)↑2) + ((sin‘𝐴)↑2)))
4038, 16addcomd 11457 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) + ((sin‘𝐴)↑2)) = (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)))
4137, 39, 403eqtrd 2770 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((cos‘𝐴)↑2) − ((i · (sin‘𝐴))↑2)) = (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)))
42 efival 16149 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐴 ∈ ℂ → (exp‘(i · 𝐴)) = ((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))))
4342adantr 479 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (exp‘(i · 𝐴)) = ((cos‘𝐴) + (i · (sin‘𝐴))))
4472timesd 12501 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (2 · (i · (sin‘𝐴))) = ((i · (sin‘𝐴)) + (i · (sin‘𝐴))))
4543, 44oveq12d 7434 . . . . . . . . . . . . . . 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 11650 . . . . . . . . . . . . . . 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 2766 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (2 · (i · (sin‘𝐴)))) = ((cos‘𝐴) − (i · (sin‘𝐴))))
4843, 47oveq12d 7434 . . . . . . . . . . . . 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 11233 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 ∈ ℂ ∧ (i · (sin‘𝐴)) ∈ ℂ) → (2 · (i · (sin‘𝐴))) ∈ ℂ)
5022, 7, 49sylancr 585 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (2 · (i · (sin‘𝐴))) ∈ ℂ)
5112, 12, 50subdid 11711 . . . . . . . . . . . . 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 2768 . . . . . . . . . . . 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 2774 . . . . . . . . . . 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 16173 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ ℂ → (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)) = 1)
5554adantr 479 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((sin‘𝐴)↑2) + ((cos‘𝐴)↑2)) = 1)
5625, 53, 553eqtr2d 2772 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((exp‘(i · 𝐴))↑2) − (2 · ((exp‘(i · 𝐴)) · (i · (sin‘𝐴))))) = 1)
5756, 36oveq12d 7434 . . . . . . . . 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 11549 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℂ ∧ ((sin‘𝐴)↑2) ∈ ℂ) → (1 + -((sin‘𝐴)↑2)) = (1 − ((sin‘𝐴)↑2)))
5915, 16, 58sylancr 585 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (1 + -((sin‘𝐴)↑2)) = (1 − ((sin‘𝐴)↑2)))
6020, 57, 593eqtrd 2770 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))↑2) = (1 − ((sin‘𝐴)↑2)))
61 halfre 12472 . . . . . . . . . . . 12 (1 / 2) ∈ ℝ
6261a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (1 / 2) ∈ ℝ)
63 negicn 11502 . . . . . . . . . . . . . . 15 -i ∈ ℂ
64 mulcl 11233 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((-i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (-i · 𝐴) ∈ ℂ)
6563, 8, 64sylancr 585 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-i · 𝐴) ∈ ℂ)
66 efcl 16079 . . . . . . . . . . . . . 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 11274 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))) ∈ ℂ)
6968recld 15194 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴)))) ∈ ℝ)
70 halfgt0 12474 . . . . . . . . . . . 12 0 < (1 / 2)
7170a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (1 / 2))
7212recld 15194 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(exp‘(i · 𝐴))) ∈ ℝ)
7367recld 15194 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴))) ∈ ℝ)
74 asinsinlem 26916 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(exp‘(i · 𝐴))))
75 negcl 11501 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐴 ∈ ℂ → -𝐴 ∈ ℂ)
7675adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -𝐴 ∈ ℂ)
77 reneg 15125 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐴 ∈ ℂ → (ℜ‘-𝐴) = -(ℜ‘𝐴))
7877adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘-𝐴) = -(ℜ‘𝐴))
79 halfpire 26489 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (π / 2) ∈ ℝ
8079renegcli 11562 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -(π / 2) ∈ ℝ
81 recl 15110 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝐴 ∈ ℂ → (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ)
82 iooneg 13496 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1462 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐴 ∈ ℂ → ((ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ -(ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2))))
8483biimpa 475 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -(ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2)))
8579recni 11269 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (π / 2) ∈ ℂ
8685negnegi 11571 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 --(π / 2) = (π / 2)
8786oveq2i 7427 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (-(π / 2)(,)--(π / 2)) = (-(π / 2)(,)(π / 2))
8884, 87eleqtrdi 2836 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -(ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
8978, 88eqeltrd 2826 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘-𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
90 asinsinlem 26916 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((-𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘-𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(exp‘(i · -𝐴))))
9176, 89, 90syl2anc 582 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(exp‘(i · -𝐴))))
92 mulneg12 11693 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (-i · 𝐴) = (i · -𝐴))
935, 8, 92sylancr 585 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-i · 𝐴) = (i · -𝐴))
9493fveq2d 6897 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (exp‘(-i · 𝐴)) = (exp‘(i · -𝐴)))
9594fveq2d 6897 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴))) = (ℜ‘(exp‘(i · -𝐴))))
9691, 95breqtrrd 5173 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴))))
9772, 73, 74, 96addgt0d 11830 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < ((ℜ‘(exp‘(i · 𝐴))) + (ℜ‘(exp‘(-i · 𝐴)))))
9812, 67readdd 15214 . . . . . . . . . . . 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 5173 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴)))))
10062, 69, 71, 99mulgt0d 11410 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < ((1 / 2) · (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))))
101 cosval 16120 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘𝐴) = (((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))) / 2))
102101adantr 479 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (cos‘𝐴) = (((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))) / 2))
103 2ne0 12362 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 ≠ 0
104103a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 2 ≠ 0)
10568, 23, 104divrec2d 12039 . . . . . . . . . . . . 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 2766 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (cos‘𝐴) = ((1 / 2) · ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴)))))
107106fveq2d 6897 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(cos‘𝐴)) = (ℜ‘((1 / 2) · ((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))))
108 remul2 15130 . . . . . . . . . . . 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 585 . . . . . . . . . . 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 2766 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(cos‘𝐴)) = ((1 / 2) · (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) + (exp‘(-i · 𝐴))))))
111100, 110breqtrrd 5173 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘(cos‘𝐴)))
11227, 7, 43mvrraddd 11667 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴))) = (cos‘𝐴))
113112fveq2d 6897 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))) = (ℜ‘(cos‘𝐴)))
114111, 113breqtrrd 5173 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → 0 < (ℜ‘((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴)))))
11514, 18, 60, 114eqsqrt2d 15368 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((exp‘(i · 𝐴)) − (i · (sin‘𝐴))) = (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2))))
116115oveq2d 7432 . . . . . 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 2768 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (exp‘(i · 𝐴)) = ((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2)))))
118117fveq2d 6897 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (log‘(exp‘(i · 𝐴))) = (log‘((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2))))))
119 pire 26483 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
120119renegcli 11562 . . . . . . . . 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 13402 . . . . . . . . 9 ((ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) → (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ)
124123adantl 480 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ)
125 pirp 26486 . . . . . . . . . . 11 π ∈ ℝ+
126 rphalflt 13051 . . . . . . . . . . 11 (π ∈ ℝ+ → (π / 2) < π)
127125, 126ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (π / 2) < π
12879, 119ltnegi 11799 . . . . . . . . . 10 ((π / 2) < π ↔ -π < -(π / 2))
129127, 128mpbi 229 . . . . . . . . 9 -π < -(π / 2)
130129a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -π < -(π / 2))
131 eliooord 13431 . . . . . . . . . 10 ((ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) → (-(π / 2) < (ℜ‘𝐴) ∧ (ℜ‘𝐴) < (π / 2)))
132131adantl 480 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-(π / 2) < (ℜ‘𝐴) ∧ (ℜ‘𝐴) < (π / 2)))
133132simpld 493 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -(π / 2) < (ℜ‘𝐴))
134121, 122, 124, 130, 133lttrd 11416 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → -π < (ℜ‘𝐴))
135 imre 15108 . . . . . . . . 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 11701 . . . . . . . . . . . 12 (-i · i) = -(i · i)
138 ixi 11884 . . . . . . . . . . . . 13 (i · i) = -1
139138negeqi 11494 . . . . . . . . . . . 12 -(i · i) = --1
14015negnegi 11571 . . . . . . . . . . . 12 --1 = 1
141137, 139, 1403eqtri 2758 . . . . . . . . . . 11 (-i · i) = 1
142141oveq1i 7426 . . . . . . . . . 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 11278 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → ((-i · i) · 𝐴) = (-i · (i · 𝐴)))
146 mullid 11254 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∈ ℂ → (1 · 𝐴) = 𝐴)
147146adantr 479 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (1 · 𝐴) = 𝐴)
148142, 145, 1473eqtr3a 2790 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-i · (i · 𝐴)) = 𝐴)
149148fveq2d 6897 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘(-i · (i · 𝐴))) = (ℜ‘𝐴))
150136, 149eqtrd 2766 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℑ‘(i · 𝐴)) = (ℜ‘𝐴))
151134, 150breqtrrd 5173 . . . . . 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 494 . . . . . . . . 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 11416 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘𝐴) < π)
157124, 152, 156ltled 11403 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℜ‘𝐴) ≤ π)
158150, 157eqbrtrd 5167 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (ℑ‘(i · 𝐴)) ≤ π)
159 ellogrn 26583 . . . . . 6 ((i · 𝐴) ∈ ran log ↔ ((i · 𝐴) ∈ ℂ ∧ -π < (ℑ‘(i · 𝐴)) ∧ (ℑ‘(i · 𝐴)) ≤ π))
16010, 151, 158, 159syl3anbrc 1340 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (i · 𝐴) ∈ ran log)
161 logef 26605 . . . . 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 2768 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (log‘((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2))))) = (i · 𝐴))
164163oveq2d 7432 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (-i · (log‘((i · (sin‘𝐴)) + (√‘(1 − ((sin‘𝐴)↑2)))))) = (-i · (i · 𝐴)))
1654, 164, 1483eqtrd 2770 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))) → (arcsin‘(sin‘𝐴)) = 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 394   = wceq 1534  wcel 2099  wne 2930   class class class wbr 5145  ran crn 5675  cfv 6546  (class class class)co 7416  cc 11147  cr 11148  0cc0 11149  1c1 11150  ici 11151   + caddc 11152   · cmul 11154   < clt 11289  cle 11290  cmin 11485  -cneg 11486   / cdiv 11912  2c2 12313  +crp 13022  (,)cioo 13372  cexp 14075  cre 15097  cim 15098  csqrt 15233  expce 16058  sincsin 16060  cosccos 16061  πcpi 16063  logclog 26578  arcsincasin 26887
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2697  ax-rep 5282  ax-sep 5296  ax-nul 5303  ax-pow 5361  ax-pr 5425  ax-un 7738  ax-inf2 9677  ax-cnex 11205  ax-resscn 11206  ax-1cn 11207  ax-icn 11208  ax-addcl 11209  ax-addrcl 11210  ax-mulcl 11211  ax-mulrcl 11212  ax-mulcom 11213  ax-addass 11214  ax-mulass 11215  ax-distr 11216  ax-i2m1 11217  ax-1ne0 11218  ax-1rid 11219  ax-rnegex 11220  ax-rrecex 11221  ax-cnre 11222  ax-pre-lttri 11223  ax-pre-lttrn 11224  ax-pre-ltadd 11225  ax-pre-mulgt0 11226  ax-pre-sup 11227  ax-addf 11228
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3464  df-sbc 3776  df-csb 3892  df-dif 3949  df-un 3951  df-in 3953  df-ss 3963  df-pss 3966  df-nul 4323  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-tp 4628  df-op 4630  df-uni 4906  df-int 4947  df-iun 4995  df-iin 4996  df-br 5146  df-opab 5208  df-mpt 5229  df-tr 5263  df-id 5572  df-eprel 5578  df-po 5586  df-so 5587  df-fr 5629  df-se 5630  df-we 5631  df-xp 5680  df-rel 5681  df-cnv 5682  df-co 5683  df-dm 5684  df-rn 5685  df-res 5686  df-ima 5687  df-pred 6304  df-ord 6371  df-on 6372  df-lim 6373  df-suc 6374  df-iota 6498  df-fun 6548  df-fn 6549  df-f 6550  df-f1 6551  df-fo 6552  df-f1o 6553  df-fv 6554  df-isom 6555  df-riota 7372  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7682  df-om 7869  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-supp 8167  df-frecs 8288  df-wrecs 8319  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-1o 8488  df-2o 8489  df-er 8726  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8919  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-fin 8970  df-fsupp 9399  df-fi 9447  df-sup 9478  df-inf 9479  df-oi 9546  df-card 9975  df-pnf 11291  df-mnf 11292  df-xr 11293  df-ltxr 11294  df-le 11295  df-sub 11487  df-neg 11488  df-div 11913  df-nn 12259  df-2 12321  df-3 12322  df-4 12323  df-5 12324  df-6 12325  df-7 12326  df-8 12327  df-9 12328  df-n0 12519  df-z 12605  df-dec 12724  df-uz 12869  df-q 12979  df-rp 13023  df-xneg 13140  df-xadd 13141  df-xmul 13142  df-ioo 13376  df-ioc 13377  df-ico 13378  df-icc 13379  df-fz 13533  df-fzo 13676  df-fl 13806  df-mod 13884  df-seq 14016  df-exp 14076  df-fac 14286  df-bc 14315  df-hash 14343  df-shft 15067  df-cj 15099  df-re 15100  df-im 15101  df-sqrt 15235  df-abs 15236  df-limsup 15468  df-clim 15485  df-rlim 15486  df-sum 15686  df-ef 16064  df-sin 16066  df-cos 16067  df-pi 16069  df-struct 17144  df-sets 17161  df-slot 17179  df-ndx 17191  df-base 17209  df-ress 17238  df-plusg 17274  df-mulr 17275  df-starv 17276  df-sca 17277  df-vsca 17278  df-ip 17279  df-tset 17280  df-ple 17281  df-ds 17283  df-unif 17284  df-hom 17285  df-cco 17286  df-rest 17432  df-topn 17433  df-0g 17451  df-gsum 17452  df-topgen 17453  df-pt 17454  df-prds 17457  df-xrs 17512  df-qtop 17517  df-imas 17518  df-xps 17520  df-mre 17594  df-mrc 17595  df-acs 17597  df-mgm 18628  df-sgrp 18707  df-mnd 18723  df-submnd 18769  df-mulg 19058  df-cntz 19307  df-cmn 19776  df-psmet 21331  df-xmet 21332  df-met 21333  df-bl 21334  df-mopn 21335  df-fbas 21336  df-fg 21337  df-cnfld 21340  df-top 22884  df-topon 22901  df-topsp 22923  df-bases 22937  df-cld 23011  df-ntr 23012  df-cls 23013  df-nei 23090  df-lp 23128  df-perf 23129  df-cn 23219  df-cnp 23220  df-haus 23307  df-tx 23554  df-hmeo 23747  df-fil 23838  df-fm 23930  df-flim 23931  df-flf 23932  df-xms 24314  df-ms 24315  df-tms 24316  df-cncf 24886  df-limc 25883  df-dv 25884  df-log 26580  df-asin 26890
This theorem is referenced by:  acoscos  26918  reasinsin  26921  asinsinb  26922
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