Theorem atanbnd 26772

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		atanre 26731	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → 𝐴 ∈ dom arctan)
2	1	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → 𝐴 ∈ dom arctan)
3		atanneg 26753	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ dom arctan → (arctan‘-𝐴) = -(arctan‘𝐴))
4	2, 3	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘-𝐴) = -(arctan‘𝐴))
5		renegcl 11530	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → -𝐴 ∈ ℝ)
6	5	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -𝐴 ∈ ℝ)
7		lt0neg1 11727	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 < 0 ↔ 0 < -𝐴))
8	7	biimpa 476	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → 0 < -𝐴)
9	6, 8	elrpd 13020	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -𝐴 ∈ ℝ+)
10		atanbndlem 26771	. . . . . 6 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (arctan‘-𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
11	9, 10	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘-𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
12	4, 11	eqeltrrd 2833	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
13		halfpire 26314	. . . . . . 7 ⊢ (π / 2) ∈ ℝ
14	13	recni 11235	. . . . . 6 ⊢ (π / 2) ∈ ℂ
15	14	negnegi 11537	. . . . 5 ⊢ --(π / 2) = (π / 2)
16	15	oveq2i 7423	. . . 4 ⊢ (-(π / 2)(,)--(π / 2)) = (-(π / 2)(,)(π / 2))
17	12, 16	eleqtrrdi 2843	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2)))
18		neghalfpire 26315	. . . 4 ⊢ -(π / 2) ∈ ℝ
19		atanrecl 26757	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (arctan‘𝐴) ∈ ℝ)
20	19	adantr 480	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘𝐴) ∈ ℝ)
21		iooneg 13455	. . . 4 ⊢ ((-(π / 2) ∈ ℝ ∧ (π / 2) ∈ ℝ ∧ (arctan‘𝐴) ∈ ℝ) → ((arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2))))
22	18, 13, 20, 21	mp3an12i 1464	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → ((arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ -(arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)--(π / 2))))
23	17, 22	mpbird 257	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 < 0) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
24		simpr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → 𝐴 = 0)
25	24	fveq2d 6895	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) = (arctan‘0))
26		atan0 26754	. . . 4 ⊢ (arctan‘0) = 0
27	25, 26	eqtrdi 2787	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) = 0)
28		0re 11223	. . . 4 ⊢ 0 ∈ ℝ
29		pirp 26311	. . . . . 6 ⊢ π ∈ ℝ+
30		rphalfcl 13008	. . . . . 6 ⊢ (π ∈ ℝ+ → (π / 2) ∈ ℝ+)
31		rpgt0 12993	. . . . . 6 ⊢ ((π / 2) ∈ ℝ+ → 0 < (π / 2))
32	29, 30, 31	mp2b 10	. . . . 5 ⊢ 0 < (π / 2)
33		lt0neg2 11728	. . . . . 6 ⊢ ((π / 2) ∈ ℝ → (0 < (π / 2) ↔ -(π / 2) < 0))
34	13, 33	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ (0 < (π / 2) ↔ -(π / 2) < 0)
35	32, 34	mpbi 229	. . . 4 ⊢ -(π / 2) < 0
36	18	rexri 11279	. . . . 5 ⊢ -(π / 2) ∈ ℝ*
37	13	rexri 11279	. . . . 5 ⊢ (π / 2) ∈ ℝ*
38		elioo2 13372	. . . . 5 ⊢ ((-(π / 2) ∈ ℝ* ∧ (π / 2) ∈ ℝ*) → (0 ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ (0 ∈ ℝ ∧ -(π / 2) < 0 ∧ 0 < (π / 2))))
39	36, 37, 38	mp2an 689	. . . 4 ⊢ (0 ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)) ↔ (0 ∈ ℝ ∧ -(π / 2) < 0 ∧ 0 < (π / 2)))
40	28, 35, 32, 39	mpbir3an 1340	. . 3 ⊢ 0 ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2))
41	27, 40	eqeltrdi 2840	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐴 = 0) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
42		elrp 12983	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐴))
43		atanbndlem 26771	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
44	42, 43	sylbir 234	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐴) → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))
45		lttri4 11305	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → (𝐴 < 0 ∨ 𝐴 = 0 ∨ 0 < 𝐴))
46	28, 45	mpan2 688	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (𝐴 < 0 ∨ 𝐴 = 0 ∨ 0 < 𝐴))
47	23, 41, 44, 46	mpjao3dan 1430	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ → (arctan‘𝐴) ∈ (-(π / 2)(,)(π / 2)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   ∨ w3o 1085   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2105   class class class wbr 5148  dom cdm 5676  ‘cfv 6543  (class class class)co 7412  ℝcr 11115  0cc0 11116  ℝ^*cxr 11254   < clt 11255  -cneg 11452   / cdiv 11878  2c2 12274  ℝ⁺crp 12981  (,)cioo 13331  πcpi 16017  arctancatan 26710

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 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-inf2 9642  ax-cnex 11172  ax-resscn 11173  ax-1cn 11174  ax-icn 11175  ax-addcl 11176  ax-addrcl 11177  ax-mulcl 11178  ax-mulrcl 11179  ax-mulcom 11180  ax-addass 11181  ax-mulass 11182  ax-distr 11183  ax-i2m1 11184  ax-1ne0 11185  ax-1rid 11186  ax-rnegex 11187  ax-rrecex 11188  ax-cnre 11189  ax-pre-lttri 11190  ax-pre-lttrn 11191  ax-pre-ltadd 11192  ax-pre-mulgt0 11193  ax-pre-sup 11194  ax-addf 11195

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7674  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-supp 8152  df-frecs 8272  df-wrecs 8303  df-recs 8377  df-rdg 8416  df-1o 8472  df-2o 8473  df-er 8709  df-map 8828  df-pm 8829  df-ixp 8898  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9368  df-fi 9412  df-sup 9443  df-inf 9444  df-oi 9511  df-card 9940  df-pnf 11257  df-mnf 11258  df-xr 11259  df-ltxr 11260  df-le 11261  df-sub 11453  df-neg 11454  df-div 11879  df-nn 12220  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12480  df-z 12566  df-dec 12685  df-uz 12830  df-q 12940  df-rp 12982  df-xneg 13099  df-xadd 13100  df-xmul 13101  df-ioo 13335  df-ioc 13336  df-ico 13337  df-icc 13338  df-fz 13492  df-fzo 13635  df-fl 13764  df-mod 13842  df-seq 13974  df-exp 14035  df-fac 14241  df-bc 14270  df-hash 14298  df-shft 15021  df-cj 15053  df-re 15054  df-im 15055  df-sqrt 15189  df-abs 15190  df-limsup 15422  df-clim 15439  df-rlim 15440  df-sum 15640  df-ef 16018  df-sin 16020  df-cos 16021  df-tan 16022  df-pi 16023  df-struct 17087  df-sets 17104  df-slot 17122  df-ndx 17134  df-base 17152  df-ress 17181  df-plusg 17217  df-mulr 17218  df-starv 17219  df-sca 17220  df-vsca 17221  df-ip 17222  df-tset 17223  df-ple 17224  df-ds 17226  df-unif 17227  df-hom 17228  df-cco 17229  df-rest 17375  df-topn 17376  df-0g 17394  df-gsum 17395  df-topgen 17396  df-pt 17397  df-prds 17400  df-xrs 17455  df-qtop 17460  df-imas 17461  df-xps 17463  df-mre 17537  df-mrc 17538  df-acs 17540  df-mgm 18571  df-sgrp 18650  df-mnd 18666  df-submnd 18712  df-mulg 18994  df-cntz 19229  df-cmn 19698  df-psmet 21225  df-xmet 21226  df-met 21227  df-bl 21228  df-mopn 21229  df-fbas 21230  df-fg 21231  df-cnfld 21234  df-top 22716  df-topon 22733  df-topsp 22755  df-bases 22769  df-cld 22843  df-ntr 22844  df-cls 22845  df-nei 22922  df-lp 22960  df-perf 22961  df-cn 23051  df-cnp 23052  df-haus 23139  df-tx 23386  df-hmeo 23579  df-fil 23670  df-fm 23762  df-flim 23763  df-flf 23764  df-xms 24146  df-ms 24147  df-tms 24148  df-cncf 24718  df-limc 25715  df-dv 25716  df-log 26405  df-atan 26713

This theorem is referenced by:  atanord  26773