Theorem atancj 26260

Description: The arctangent function distributes under conjugation. (The condition that ℜ(𝐴) ≠ 0 is necessary because the branch cuts are chosen so that the negative imaginary line "agrees with" neighboring values with negative real part, while the positive imaginary line agrees with values with positive real part. This makes atanneg 26257 true unconditionally but messes up conjugation symmetry, and it is impossible to have both in a single-valued function. The claim is true on the imaginary line between -1 and 1, though.) (Contributed by Mario Carneiro, 31-Mar-2015.)

Assertion

Ref	Expression
atancj	⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (𝐴 ∈ dom arctan ∧ (∗‘(arctan‘𝐴)) = (arctan‘(∗‘𝐴))))

Proof of Theorem atancj

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 483	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → 𝐴 ∈ ℂ)
2		simpr 485	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℜ‘𝐴) ≠ 0)
3		fveq2 6842	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 = -i → (ℜ‘𝐴) = (ℜ‘-i))
4		ax-icn 11110	. . . . . . . 8 ⊢ i ∈ ℂ
5	4	renegi 15065	. . . . . . 7 ⊢ (ℜ‘-i) = -(ℜ‘i)
6		rei 15041	. . . . . . . 8 ⊢ (ℜ‘i) = 0
7	6	negeqi 11394	. . . . . . 7 ⊢ -(ℜ‘i) = -0
8		neg0 11447	. . . . . . 7 ⊢ -0 = 0
9	5, 7, 8	3eqtri 2768	. . . . . 6 ⊢ (ℜ‘-i) = 0
10	3, 9	eqtrdi 2792	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = -i → (ℜ‘𝐴) = 0)
11	10	necon3i 2976	. . . 4 ⊢ ((ℜ‘𝐴) ≠ 0 → 𝐴 ≠ -i)
12	2, 11	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → 𝐴 ≠ -i)
13		fveq2 6842	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 = i → (ℜ‘𝐴) = (ℜ‘i))
14	13, 6	eqtrdi 2792	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = i → (ℜ‘𝐴) = 0)
15	14	necon3i 2976	. . . 4 ⊢ ((ℜ‘𝐴) ≠ 0 → 𝐴 ≠ i)
16	2, 15	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → 𝐴 ≠ i)
17		atandm 26226	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ dom arctan ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ -i ∧ 𝐴 ≠ i))
18	1, 12, 16, 17	syl3anbrc 1343	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → 𝐴 ∈ dom arctan)
19		halfcl 12378	. . . . . 6 ⊢ (i ∈ ℂ → (i / 2) ∈ ℂ)
20	4, 19	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ (i / 2) ∈ ℂ
21		ax-1cn 11109	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℂ
22		mulcl 11135	. . . . . . . . 9 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
23	4, 1, 22	sylancr 587	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (i · 𝐴) ∈ ℂ)
24		subcl 11400	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝐴) ∈ ℂ) → (1 − (i · 𝐴)) ∈ ℂ)
25	21, 23, 24	sylancr 587	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 − (i · 𝐴)) ∈ ℂ)
26		atandm2 26227	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ dom arctan ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ (1 − (i · 𝐴)) ≠ 0 ∧ (1 + (i · 𝐴)) ≠ 0))
27	18, 26	sylib 217	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (𝐴 ∈ ℂ ∧ (1 − (i · 𝐴)) ≠ 0 ∧ (1 + (i · 𝐴)) ≠ 0))
28	27	simp2d 1143	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 − (i · 𝐴)) ≠ 0)
29	25, 28	logcld 25926	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (log‘(1 − (i · 𝐴))) ∈ ℂ)
30		addcl 11133	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝐴) ∈ ℂ) → (1 + (i · 𝐴)) ∈ ℂ)
31	21, 23, 30	sylancr 587	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 + (i · 𝐴)) ∈ ℂ)
32	27	simp3d 1144	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 + (i · 𝐴)) ≠ 0)
33	31, 32	logcld 25926	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (log‘(1 + (i · 𝐴))) ∈ ℂ)
34	29, 33	subcld 11512	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → ((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))) ∈ ℂ)
35		cjmul 15027	. . . . 5 ⊢ (((i / 2) ∈ ℂ ∧ ((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))) ∈ ℂ) → (∗‘((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))) = ((∗‘(i / 2)) · (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))))
36	20, 34, 35	sylancr 587	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))) = ((∗‘(i / 2)) · (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))))
37		2ne0 12257	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ≠ 0
38		2cn 12228	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ ℂ
39	4, 38	cjdivi 15076	. . . . . . . 8 ⊢ (2 ≠ 0 → (∗‘(i / 2)) = ((∗‘i) / (∗‘2)))
40	37, 39	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (∗‘(i / 2)) = ((∗‘i) / (∗‘2))
41		divneg 11847	. . . . . . . . 9 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → -(i / 2) = (-i / 2))
42	4, 38, 37, 41	mp3an 1461	. . . . . . . 8 ⊢ -(i / 2) = (-i / 2)
43		cji 15044	. . . . . . . . 9 ⊢ (∗‘i) = -i
44		2re 12227	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℝ
45		cjre 15024	. . . . . . . . . 10 ⊢ (2 ∈ ℝ → (∗‘2) = 2)
46	44, 45	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ (∗‘2) = 2
47	43, 46	oveq12i 7369	. . . . . . . 8 ⊢ ((∗‘i) / (∗‘2)) = (-i / 2)
48	42, 47	eqtr4i 2767	. . . . . . 7 ⊢ -(i / 2) = ((∗‘i) / (∗‘2))
49	40, 48	eqtr4i 2767	. . . . . 6 ⊢ (∗‘(i / 2)) = -(i / 2)
50	49	oveq1i 7367	. . . . 5 ⊢ ((∗‘(i / 2)) · (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))) = (-(i / 2) · (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))))
51	34	cjcld 15081	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))) ∈ ℂ)
52		mulneg12 11593	. . . . . 6 ⊢ (((i / 2) ∈ ℂ ∧ (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))) ∈ ℂ) → (-(i / 2) · (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))) = ((i / 2) · -(∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))))
53	20, 51, 52	sylancr 587	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (-(i / 2) · (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))) = ((i / 2) · -(∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))))
54	50, 53	eqtrid 2788	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → ((∗‘(i / 2)) · (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))) = ((i / 2) · -(∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))))
55		cjsub 15034	. . . . . . . . 9 ⊢ (((log‘(1 − (i · 𝐴))) ∈ ℂ ∧ (log‘(1 + (i · 𝐴))) ∈ ℂ) → (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))) = ((∗‘(log‘(1 − (i · 𝐴)))) − (∗‘(log‘(1 + (i · 𝐴))))))
56	29, 33, 55	syl2anc 584	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))) = ((∗‘(log‘(1 − (i · 𝐴)))) − (∗‘(log‘(1 + (i · 𝐴))))))
57		imsub 15020	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝐴) ∈ ℂ) → (ℑ‘(1 − (i · 𝐴))) = ((ℑ‘1) − (ℑ‘(i · 𝐴))))
58	21, 23, 57	sylancr 587	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℑ‘(1 − (i · 𝐴))) = ((ℑ‘1) − (ℑ‘(i · 𝐴))))
59		reim 14994	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (ℜ‘𝐴) = (ℑ‘(i · 𝐴)))
60	59	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℜ‘𝐴) = (ℑ‘(i · 𝐴)))
61	60	oveq2d 7373	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → ((ℑ‘1) − (ℜ‘𝐴)) = ((ℑ‘1) − (ℑ‘(i · 𝐴))))
62	58, 61	eqtr4d 2779	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℑ‘(1 − (i · 𝐴))) = ((ℑ‘1) − (ℜ‘𝐴)))
63		df-neg 11388	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ -(ℜ‘𝐴) = (0 − (ℜ‘𝐴))
64		im1 15040	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (ℑ‘1) = 0
65	64	oveq1i 7367	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((ℑ‘1) − (ℜ‘𝐴)) = (0 − (ℜ‘𝐴))
66	63, 65	eqtr4i 2767	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ -(ℜ‘𝐴) = ((ℑ‘1) − (ℜ‘𝐴))
67	62, 66	eqtr4di 2794	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℑ‘(1 − (i · 𝐴))) = -(ℜ‘𝐴))
68		recl 14995	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ)
69	68	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℜ‘𝐴) ∈ ℝ)
70	69	recnd 11183	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℜ‘𝐴) ∈ ℂ)
71	70, 2	negne0d 11510	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → -(ℜ‘𝐴) ≠ 0)
72	67, 71	eqnetrd 3011	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℑ‘(1 − (i · 𝐴))) ≠ 0)
73		logcj 25961	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((1 − (i · 𝐴)) ∈ ℂ ∧ (ℑ‘(1 − (i · 𝐴))) ≠ 0) → (log‘(∗‘(1 − (i · 𝐴)))) = (∗‘(log‘(1 − (i · 𝐴)))))
74	25, 72, 73	syl2anc 584	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (log‘(∗‘(1 − (i · 𝐴)))) = (∗‘(log‘(1 − (i · 𝐴)))))
75		cjsub 15034	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝐴) ∈ ℂ) → (∗‘(1 − (i · 𝐴))) = ((∗‘1) − (∗‘(i · 𝐴))))
76	21, 23, 75	sylancr 587	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(1 − (i · 𝐴))) = ((∗‘1) − (∗‘(i · 𝐴))))
77		1re 11155	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 1 ∈ ℝ
78		cjre 15024	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (1 ∈ ℝ → (∗‘1) = 1)
79	77, 78	mp1i 13	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘1) = 1)
80		cjmul 15027	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → (∗‘(i · 𝐴)) = ((∗‘i) · (∗‘𝐴)))
81	4, 1, 80	sylancr 587	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(i · 𝐴)) = ((∗‘i) · (∗‘𝐴)))
82	43	oveq1i 7367	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((∗‘i) · (∗‘𝐴)) = (-i · (∗‘𝐴))
83		cjcl 14990	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (∗‘𝐴) ∈ ℂ)
84	83	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘𝐴) ∈ ℂ)
85		mulneg1 11591	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ (∗‘𝐴) ∈ ℂ) → (-i · (∗‘𝐴)) = -(i · (∗‘𝐴)))
86	4, 84, 85	sylancr 587	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (-i · (∗‘𝐴)) = -(i · (∗‘𝐴)))
87	82, 86	eqtrid 2788	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → ((∗‘i) · (∗‘𝐴)) = -(i · (∗‘𝐴)))
88	81, 87	eqtrd 2776	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(i · 𝐴)) = -(i · (∗‘𝐴)))
89	79, 88	oveq12d 7375	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → ((∗‘1) − (∗‘(i · 𝐴))) = (1 − -(i · (∗‘𝐴))))
90		mulcl 11135	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ (∗‘𝐴) ∈ ℂ) → (i · (∗‘𝐴)) ∈ ℂ)
91	4, 84, 90	sylancr 587	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (i · (∗‘𝐴)) ∈ ℂ)
92		subneg 11450	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · (∗‘𝐴)) ∈ ℂ) → (1 − -(i · (∗‘𝐴))) = (1 + (i · (∗‘𝐴))))
93	21, 91, 92	sylancr 587	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 − -(i · (∗‘𝐴))) = (1 + (i · (∗‘𝐴))))
94	76, 89, 93	3eqtrd 2780	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(1 − (i · 𝐴))) = (1 + (i · (∗‘𝐴))))
95	94	fveq2d 6846	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (log‘(∗‘(1 − (i · 𝐴)))) = (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))))
96	74, 95	eqtr3d 2778	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(log‘(1 − (i · 𝐴)))) = (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))))
97		imadd 15019	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝐴) ∈ ℂ) → (ℑ‘(1 + (i · 𝐴))) = ((ℑ‘1) + (ℑ‘(i · 𝐴))))
98	21, 23, 97	sylancr 587	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℑ‘(1 + (i · 𝐴))) = ((ℑ‘1) + (ℑ‘(i · 𝐴))))
99	60	oveq2d 7373	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (0 + (ℜ‘𝐴)) = (0 + (ℑ‘(i · 𝐴))))
100	64	oveq1i 7367	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((ℑ‘1) + (ℑ‘(i · 𝐴))) = (0 + (ℑ‘(i · 𝐴)))
101	99, 100	eqtr4di 2794	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (0 + (ℜ‘𝐴)) = ((ℑ‘1) + (ℑ‘(i · 𝐴))))
102	70	addid2d 11356	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (0 + (ℜ‘𝐴)) = (ℜ‘𝐴))
103	98, 101, 102	3eqtr2d 2782	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℑ‘(1 + (i · 𝐴))) = (ℜ‘𝐴))
104	103, 2	eqnetrd 3011	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (ℑ‘(1 + (i · 𝐴))) ≠ 0)
105		logcj 25961	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((1 + (i · 𝐴)) ∈ ℂ ∧ (ℑ‘(1 + (i · 𝐴))) ≠ 0) → (log‘(∗‘(1 + (i · 𝐴)))) = (∗‘(log‘(1 + (i · 𝐴)))))
106	31, 104, 105	syl2anc 584	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (log‘(∗‘(1 + (i · 𝐴)))) = (∗‘(log‘(1 + (i · 𝐴)))))
107		cjadd 15026	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝐴) ∈ ℂ) → (∗‘(1 + (i · 𝐴))) = ((∗‘1) + (∗‘(i · 𝐴))))
108	21, 23, 107	sylancr 587	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(1 + (i · 𝐴))) = ((∗‘1) + (∗‘(i · 𝐴))))
109	79, 88	oveq12d 7375	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → ((∗‘1) + (∗‘(i · 𝐴))) = (1 + -(i · (∗‘𝐴))))
110		negsub 11449	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · (∗‘𝐴)) ∈ ℂ) → (1 + -(i · (∗‘𝐴))) = (1 − (i · (∗‘𝐴))))
111	21, 91, 110	sylancr 587	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 + -(i · (∗‘𝐴))) = (1 − (i · (∗‘𝐴))))
112	108, 109, 111	3eqtrd 2780	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(1 + (i · 𝐴))) = (1 − (i · (∗‘𝐴))))
113	112	fveq2d 6846	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (log‘(∗‘(1 + (i · 𝐴)))) = (log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))))
114	106, 113	eqtr3d 2778	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(log‘(1 + (i · 𝐴)))) = (log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))))
115	96, 114	oveq12d 7375	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → ((∗‘(log‘(1 − (i · 𝐴)))) − (∗‘(log‘(1 + (i · 𝐴))))) = ((log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 − (i · (∗‘𝐴))))))
116	56, 115	eqtrd 2776	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))) = ((log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 − (i · (∗‘𝐴))))))
117	116	negeqd 11395	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → -(∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))) = -((log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 − (i · (∗‘𝐴))))))
118		addcl 11133	. . . . . . . . 9 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · (∗‘𝐴)) ∈ ℂ) → (1 + (i · (∗‘𝐴))) ∈ ℂ)
119	21, 91, 118	sylancr 587	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 + (i · (∗‘𝐴))) ∈ ℂ)
120		atandmcj 26259	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ dom arctan → (∗‘𝐴) ∈ dom arctan)
121	18, 120	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘𝐴) ∈ dom arctan)
122		atandm2 26227	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∗‘𝐴) ∈ dom arctan ↔ ((∗‘𝐴) ∈ ℂ ∧ (1 − (i · (∗‘𝐴))) ≠ 0 ∧ (1 + (i · (∗‘𝐴))) ≠ 0))
123	122	simp3bi 1147	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∗‘𝐴) ∈ dom arctan → (1 + (i · (∗‘𝐴))) ≠ 0)
124	121, 123	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 + (i · (∗‘𝐴))) ≠ 0)
125	119, 124	logcld 25926	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))) ∈ ℂ)
126		subcl 11400	. . . . . . . . 9 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · (∗‘𝐴)) ∈ ℂ) → (1 − (i · (∗‘𝐴))) ∈ ℂ)
127	21, 91, 126	sylancr 587	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 − (i · (∗‘𝐴))) ∈ ℂ)
128	122	simp2bi 1146	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∗‘𝐴) ∈ dom arctan → (1 − (i · (∗‘𝐴))) ≠ 0)
129	121, 128	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (1 − (i · (∗‘𝐴))) ≠ 0)
130	127, 129	logcld 25926	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))) ∈ ℂ)
131	125, 130	negsubdi2d 11528	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → -((log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 − (i · (∗‘𝐴))))) = ((log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴))))))
132	117, 131	eqtrd 2776	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → -(∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))) = ((log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴))))))
133	132	oveq2d 7373	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → ((i / 2) · -(∗‘((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))) = ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))))))
134	36, 54, 133	3eqtrd 2780	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))) = ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))))))
135		atanval 26234	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ dom arctan → (arctan‘𝐴) = ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))))
136	18, 135	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (arctan‘𝐴) = ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴))))))
137	136	fveq2d 6846	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(arctan‘𝐴)) = (∗‘((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝐴))) − (log‘(1 + (i · 𝐴)))))))
138		atanval 26234	. . . 4 ⊢ ((∗‘𝐴) ∈ dom arctan → (arctan‘(∗‘𝐴)) = ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))))))
139	121, 138	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (arctan‘(∗‘𝐴)) = ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · (∗‘𝐴)))) − (log‘(1 + (i · (∗‘𝐴)))))))
140	134, 137, 139	3eqtr4d 2786	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (∗‘(arctan‘𝐴)) = (arctan‘(∗‘𝐴)))
141	18, 140	jca 512	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (ℜ‘𝐴) ≠ 0) → (𝐴 ∈ dom arctan ∧ (∗‘(arctan‘𝐴)) = (arctan‘(∗‘𝐴))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  dom cdm 5633  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357  ℂcc 11049  ℝcr 11050  0cc0 11051  1c1 11052  ici 11053   + caddc 11054   · cmul 11056   − cmin 11385  -cneg 11386   / cdiv 11812  2c2 12208  ∗ccj 14981  ℜcre 14982  ℑcim 14983  logclog 25910  arctancatan 26214

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-inf2 9577  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128  ax-pre-sup 11129  ax-addf 11130  ax-mulf 11131

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-tp 4591  df-op 4593  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-se 5589  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-isom 6505  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-of 7617  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8093  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-2o 8413  df-er 8648  df-map 8767  df-pm 8768  df-ixp 8836  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9306  df-fi 9347  df-sup 9378  df-inf 9379  df-oi 9446  df-card 9875  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-div 11813  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-4 12218  df-5 12219  df-6 12220  df-7 12221  df-8 12222  df-9 12223  df-n0 12414  df-z 12500  df-dec 12619  df-uz 12764  df-q 12874  df-rp 12916  df-xneg 13033  df-xadd 13034  df-xmul 13035  df-ioo 13268  df-ioc 13269  df-ico 13270  df-icc 13271  df-fz 13425  df-fzo 13568  df-fl 13697  df-mod 13775  df-seq 13907  df-exp 13968  df-fac 14174  df-bc 14203  df-hash 14231  df-shft 14952  df-cj 14984  df-re 14985  df-im 14986  df-sqrt 15120  df-abs 15121  df-limsup 15353  df-clim 15370  df-rlim 15371  df-sum 15571  df-ef 15950  df-sin 15952  df-cos 15953  df-pi 15955  df-struct 17019  df-sets 17036  df-slot 17054  df-ndx 17066  df-base 17084  df-ress 17113  df-plusg 17146  df-mulr 17147  df-starv 17148  df-sca 17149  df-vsca 17150  df-ip 17151  df-tset 17152  df-ple 17153  df-ds 17155  df-unif 17156  df-hom 17157  df-cco 17158  df-rest 17304  df-topn 17305  df-0g 17323  df-gsum 17324  df-topgen 17325  df-pt 17326  df-prds 17329  df-xrs 17384  df-qtop 17389  df-imas 17390  df-xps 17392  df-mre 17466  df-mrc 17467  df-acs 17469  df-mgm 18497  df-sgrp 18546  df-mnd 18557  df-submnd 18602  df-mulg 18873  df-cntz 19097  df-cmn 19564  df-psmet 20788  df-xmet 20789  df-met 20790  df-bl 20791  df-mopn 20792  df-fbas 20793  df-fg 20794  df-cnfld 20797  df-top 22243  df-topon 22260  df-topsp 22282  df-bases 22296  df-cld 22370  df-ntr 22371  df-cls 22372  df-nei 22449  df-lp 22487  df-perf 22488  df-cn 22578  df-cnp 22579  df-haus 22666  df-tx 22913  df-hmeo 23106  df-fil 23197  df-fm 23289  df-flim 23290  df-flf 23291  df-xms 23673  df-ms 23674  df-tms 23675  df-cncf 24241  df-limc 25230  df-dv 25231  df-log 25912  df-atan 26217

This theorem is referenced by:  atanrecl  26261