MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  atanbnd Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem atanbnd 25814
Description: The arctangent function is bounded by π / 2 on the reals. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Apr-2015.)
Assertion
Ref Expression
atanbnd (𝐴 ∈ ℝ → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))

Proof of Theorem atanbnd
StepHypRef Expression
1 atanre 25773 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℝ → 𝐴 ∈ dom arctan)
21adantr 484 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → 𝐴 ∈ dom arctan)
3 atanneg 25795 . . . . . 6 (𝐴 ∈ dom arctan → (arctan‘-𝐴) = -(arctan‘𝐴))
42, 3syl 17 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘-𝐴) = -(arctan‘𝐴))
5 renegcl 11146 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℝ → -𝐴 ∈ ℝ)
65adantr 484 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -𝐴 ∈ ℝ)
7 lt0neg1 11343 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 < 0 ↔ 0 < -𝐴))
87biimpa 480 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → 0 < -𝐴)
96, 8elrpd 12630 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -𝐴 ∈ ℝ+)
10 atanbndlem 25813 . . . . . 6 (-𝐴 ∈ ℝ+ → (arctan‘-𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
119, 10syl 17 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘-𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
124, 11eqeltrrd 2839 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
13 halfpire 25359 . . . . . . 7 (π / 2) ∈ ℝ
1413recni 10852 . . . . . 6 (π / 2) ∈ ℂ
1514negnegi 11153 . . . . 5 --(π / 2) = (π / 2)
1615oveq2i 7229 . . . 4 (-(π / 2)(,)--(π / 2)) = (-(π / 2)(,)(π / 2))
1712, 16eleqtrrdi 2849 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2)))
18 neghalfpire 25360 . . . 4 -(π / 2) ∈ ℝ
19 atanrecl 25799 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ → (arctan‘𝐴) ∈ ℝ)
2019adantr 484 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘𝐴) ∈ ℝ)
21 iooneg 13064 . . . 4 ((-(π / 2) ∈ ℝ ∧ (π / 2) ∈ ℝ ∧ (arctan‘𝐴) ∈ ℝ) → ((arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2))))
2218, 13, 20, 21mp3an12i 1467 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → ((arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2))))
2317, 22mpbird 260 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
24 simpr 488 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → 𝐴 = 0)
2524fveq2d 6726 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) = (arctan‘0))
26 atan0 25796 . . . 4 (arctan‘0) = 0
2725, 26eqtrdi 2794 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) = 0)
28 0re 10840 . . . 4 0 ∈ ℝ
29 pirp 25356 . . . . . 6 π ∈ ℝ+
30 rphalfcl 12618 . . . . . 6 (π ∈ ℝ+ → (π / 2) ∈ ℝ+)
31 rpgt0 12603 . . . . . 6 ((π / 2) ∈ ℝ+ → 0 < (π / 2))
3229, 30, 31mp2b 10 . . . . 5 0 < (π / 2)
33 lt0neg2 11344 . . . . . 6 ((π / 2) ∈ ℝ → (0 < (π / 2) ↔ -(π / 2) < 0))
3413, 33ax-mp 5 . . . . 5 (0 < (π / 2) ↔ -(π / 2) < 0)
3532, 34mpbi 233 . . . 4 -(π / 2) < 0
3618rexri 10896 . . . . 5 -(π / 2) ∈ ℝ*
3713rexri 10896 . . . . 5 (π / 2) ∈ ℝ*
38 elioo2 12981 . . . . 5 ((-(π / 2) ∈ ℝ* ∧ (π / 2) ∈ ℝ*) → (0 ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ (0 ∈ ℝ ∧ -(π / 2) < 0 ∧ 0 < (π / 2))))
3936, 37, 38mp2an 692 . . . 4 (0 ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ (0 ∈ ℝ ∧ -(π / 2) < 0 ∧ 0 < (π / 2)))
4028, 35, 32, 39mpbir3an 1343 . . 3 0 ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))
4127, 40eqeltrdi 2846 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
42 elrp 12593 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ+ ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐴))
43 atanbndlem 25813 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ+ → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
4442, 43sylbir 238 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐴) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
45 lttri4 10922 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → (𝐴 < 0 ∨ 𝐴 = 0 ∨ 0 < 𝐴))
4628, 45mpan2 691 . 2 (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 < 0 ∨ 𝐴 = 0 ∨ 0 < 𝐴))
4723, 41, 44, 46mpjao3dan 1433 1 (𝐴 ∈ ℝ → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  w3o 1088  w3a 1089   = wceq 1543  wcel 2110   class class class wbr 5058  dom cdm 5556  cfv 6385  (class class class)co 7218  cr 10733  0cc0 10734  *cxr 10871   < clt 10872  -cneg 11068   / cdiv 11494  2c2 11890  +crp 12591  (,)cioo 12940  πcpi 15633  arctancatan 25752
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-rep 5184  ax-sep 5197  ax-nul 5204  ax-pow 5263  ax-pr 5327  ax-un 7528  ax-inf2 9261  ax-cnex 10790  ax-resscn 10791  ax-1cn 10792  ax-icn 10793  ax-addcl 10794  ax-addrcl 10795  ax-mulcl 10796  ax-mulrcl 10797  ax-mulcom 10798  ax-addass 10799  ax-mulass 10800  ax-distr 10801  ax-i2m1 10802  ax-1ne0 10803  ax-1rid 10804  ax-rnegex 10805  ax-rrecex 10806  ax-cnre 10807  ax-pre-lttri 10808  ax-pre-lttrn 10809  ax-pre-ltadd 10810  ax-pre-mulgt0 10811  ax-pre-sup 10812  ax-addf 10813  ax-mulf 10814
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3415  df-sbc 3700  df-csb 3817  df-dif 3874  df-un 3876  df-in 3878  df-ss 3888  df-pss 3890  df-nul 4243  df-if 4445  df-pw 4520  df-sn 4547  df-pr 4549  df-tp 4551  df-op 4553  df-uni 4825  df-int 4865  df-iun 4911  df-iin 4912  df-br 5059  df-opab 5121  df-mpt 5141  df-tr 5167  df-id 5460  df-eprel 5465  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5514  df-se 5515  df-we 5516  df-xp 5562  df-rel 5563  df-cnv 5564  df-co 5565  df-dm 5566  df-rn 5567  df-res 5568  df-ima 5569  df-pred 6165  df-ord 6221  df-on 6222  df-lim 6223  df-suc 6224  df-iota 6343  df-fun 6387  df-fn 6388  df-f 6389  df-f1 6390  df-fo 6391  df-f1o 6392  df-fv 6393  df-isom 6394  df-riota 7175  df-ov 7221  df-oprab 7222  df-mpo 7223  df-of 7474  df-om 7650  df-1st 7766  df-2nd 7767  df-supp 7909  df-wrecs 8052  df-recs 8113  df-rdg 8151  df-1o 8207  df-2o 8208  df-er 8396  df-map 8515  df-pm 8516  df-ixp 8584  df-en 8632  df-dom 8633  df-sdom 8634  df-fin 8635  df-fsupp 8991  df-fi 9032  df-sup 9063  df-inf 9064  df-oi 9131  df-card 9560  df-pnf 10874  df-mnf 10875  df-xr 10876  df-ltxr 10877  df-le 10878  df-sub 11069  df-neg 11070  df-div 11495  df-nn 11836  df-2 11898  df-3 11899  df-4 11900  df-5 11901  df-6 11902  df-7 11903  df-8 11904  df-9 11905  df-n0 12096  df-z 12182  df-dec 12299  df-uz 12444  df-q 12550  df-rp 12592  df-xneg 12709  df-xadd 12710  df-xmul 12711  df-ioo 12944  df-ioc 12945  df-ico 12946  df-icc 12947  df-fz 13101  df-fzo 13244  df-fl 13372  df-mod 13448  df-seq 13580  df-exp 13641  df-fac 13845  df-bc 13874  df-hash 13902  df-shft 14635  df-cj 14667  df-re 14668  df-im 14669  df-sqrt 14803  df-abs 14804  df-limsup 15037  df-clim 15054  df-rlim 15055  df-sum 15255  df-ef 15634  df-sin 15636  df-cos 15637  df-tan 15638  df-pi 15639  df-struct 16705  df-sets 16722  df-slot 16740  df-ndx 16750  df-base 16766  df-ress 16790  df-plusg 16820  df-mulr 16821  df-starv 16822  df-sca 16823  df-vsca 16824  df-ip 16825  df-tset 16826  df-ple 16827  df-ds 16829  df-unif 16830  df-hom 16831  df-cco 16832  df-rest 16932  df-topn 16933  df-0g 16951  df-gsum 16952  df-topgen 16953  df-pt 16954  df-prds 16957  df-xrs 17012  df-qtop 17017  df-imas 17018  df-xps 17020  df-mre 17094  df-mrc 17095  df-acs 17097  df-mgm 18119  df-sgrp 18168  df-mnd 18179  df-submnd 18224  df-mulg 18494  df-cntz 18716  df-cmn 19177  df-psmet 20360  df-xmet 20361  df-met 20362  df-bl 20363  df-mopn 20364  df-fbas 20365  df-fg 20366  df-cnfld 20369  df-top 21796  df-topon 21813  df-topsp 21835  df-bases 21848  df-cld 21921  df-ntr 21922  df-cls 21923  df-nei 22000  df-lp 22038  df-perf 22039  df-cn 22129  df-cnp 22130  df-haus 22217  df-tx 22464  df-hmeo 22657  df-fil 22748  df-fm 22840  df-flim 22841  df-flf 22842  df-xms 23223  df-ms 23224  df-tms 23225  df-cncf 23780  df-limc 24768  df-dv 24769  df-log 25450  df-atan 25755
This theorem is referenced by:  atanord  25815
  Copyright terms: Public domain W3C validator