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

Theorem atanbnd 26864
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 26823 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℝ → 𝐴 ∈ dom arctan)
21adantr 480 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → 𝐴 ∈ dom arctan)
3 atanneg 26845 . . . . . 6 (𝐴 ∈ dom arctan → (arctan‘-𝐴) = -(arctan‘𝐴))
42, 3syl 17 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘-𝐴) = -(arctan‘𝐴))
5 renegcl 11424 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℝ → -𝐴 ∈ ℝ)
65adantr 480 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -𝐴 ∈ ℝ)
7 lt0neg1 11623 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 < 0 ↔ 0 < -𝐴))
87biimpa 476 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → 0 < -𝐴)
96, 8elrpd 12931 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -𝐴 ∈ ℝ+)
10 atanbndlem 26863 . . . . . 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 2832 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
13 halfpire 26401 . . . . . . 7 (π / 2) ∈ ℝ
1413recni 11126 . . . . . 6 (π / 2) ∈ ℂ
1514negnegi 11431 . . . . 5 --(π / 2) = (π / 2)
1615oveq2i 7357 . . . 4 (-(π / 2)(,)--(π / 2)) = (-(π / 2)(,)(π / 2))
1712, 16eleqtrrdi 2842 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2)))
18 neghalfpire 26402 . . . 4 -(π / 2) ∈ ℝ
19 atanrecl 26849 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℝ → (arctan‘𝐴) ∈ ℝ)
2019adantr 480 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘𝐴) ∈ ℝ)
21 iooneg 13371 . . . 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 257 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
24 simpr 484 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → 𝐴 = 0)
2524fveq2d 6826 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) = (arctan‘0))
26 atan0 26846 . . . 4 (arctan‘0) = 0
2725, 26eqtrdi 2782 . . 3 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) = 0)
28 0re 11114 . . . 4 0 ∈ ℝ
29 pirp 26398 . . . . . 6 π ∈ ℝ+
30 rphalfcl 12919 . . . . . 6 (π ∈ ℝ+ → (π / 2) ∈ ℝ+)
31 rpgt0 12903 . . . . . 6 ((π / 2) ∈ ℝ+ → 0 < (π / 2))
3229, 30, 31mp2b 10 . . . . 5 0 < (π / 2)
33 lt0neg2 11624 . . . . . 6 ((π / 2) ∈ ℝ → (0 < (π / 2) ↔ -(π / 2) < 0))
3413, 33ax-mp 5 . . . . 5 (0 < (π / 2) ↔ -(π / 2) < 0)
3532, 34mpbi 230 . . . 4 -(π / 2) < 0
3618rexri 11170 . . . . 5 -(π / 2) ∈ ℝ*
3713rexri 11170 . . . . 5 (π / 2) ∈ ℝ*
38 elioo2 13286 . . . . 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 1342 . . 3 0 ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))
4127, 40eqeltrdi 2839 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
42 elrp 12892 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ+ ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐴))
43 atanbndlem 26863 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ+ → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
4442, 43sylbir 235 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐴) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
45 lttri4 11197 . . 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 1434 1 (𝐴 ∈ ℝ → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3o 1085  w3a 1086   = wceq 1541  wcel 2111   class class class wbr 5091  dom cdm 5616  cfv 6481  (class class class)co 7346  cr 11005  0cc0 11006  *cxr 11145   < clt 11146  -cneg 11345   / cdiv 11774  2c2 12180  +crp 12890  (,)cioo 13245  πcpi 15973  arctancatan 26802
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5217  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668  ax-inf2 9531  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083  ax-pre-sup 11084  ax-addf 11085
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-tp 4581  df-op 4583  df-uni 4860  df-int 4898  df-iun 4943  df-iin 4944  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-tr 5199  df-id 5511  df-eprel 5516  df-po 5524  df-so 5525  df-fr 5569  df-se 5570  df-we 5571  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-isom 6490  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-of 7610  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8091  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-2o 8386  df-er 8622  df-map 8752  df-pm 8753  df-ixp 8822  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-fsupp 9246  df-fi 9295  df-sup 9326  df-inf 9327  df-oi 9396  df-card 9832  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-div 11775  df-nn 12126  df-2 12188  df-3 12189  df-4 12190  df-5 12191  df-6 12192  df-7 12193  df-8 12194  df-9 12195  df-n0 12382  df-z 12469  df-dec 12589  df-uz 12733  df-q 12847  df-rp 12891  df-xneg 13011  df-xadd 13012  df-xmul 13013  df-ioo 13249  df-ioc 13250  df-ico 13251  df-icc 13252  df-fz 13408  df-fzo 13555  df-fl 13696  df-mod 13774  df-seq 13909  df-exp 13969  df-fac 14181  df-bc 14210  df-hash 14238  df-shft 14974  df-cj 15006  df-re 15007  df-im 15008  df-sqrt 15142  df-abs 15143  df-limsup 15378  df-clim 15395  df-rlim 15396  df-sum 15594  df-ef 15974  df-sin 15976  df-cos 15977  df-tan 15978  df-pi 15979  df-struct 17058  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-ress 17142  df-plusg 17174  df-mulr 17175  df-starv 17176  df-sca 17177  df-vsca 17178  df-ip 17179  df-tset 17180  df-ple 17181  df-ds 17183  df-unif 17184  df-hom 17185  df-cco 17186  df-rest 17326  df-topn 17327  df-0g 17345  df-gsum 17346  df-topgen 17347  df-pt 17348  df-prds 17351  df-xrs 17406  df-qtop 17411  df-imas 17412  df-xps 17414  df-mre 17488  df-mrc 17489  df-acs 17491  df-mgm 18548  df-sgrp 18627  df-mnd 18643  df-submnd 18692  df-mulg 18981  df-cntz 19230  df-cmn 19695  df-psmet 21284  df-xmet 21285  df-met 21286  df-bl 21287  df-mopn 21288  df-fbas 21289  df-fg 21290  df-cnfld 21293  df-top 22810  df-topon 22827  df-topsp 22849  df-bases 22862  df-cld 22935  df-ntr 22936  df-cls 22937  df-nei 23014  df-lp 23052  df-perf 23053  df-cn 23143  df-cnp 23144  df-haus 23231  df-tx 23478  df-hmeo 23671  df-fil 23762  df-fm 23854  df-flim 23855  df-flf 23856  df-xms 24236  df-ms 24237  df-tms 24238  df-cncf 24799  df-limc 25795  df-dv 25796  df-log 26493  df-atan 26805
This theorem is referenced by:  atanord  26865
  Copyright terms: Public domain W3C validator