Theorem atanf 25935

Description: Domain and range of the arctan function. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Mar-2015.)

Assertion

Ref	Expression
atanf	⊢ arctan:(ℂ ∖ {-i, i})⟶ℂ

Proof of Theorem atanf

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-atan 25922	. 2 ⊢ arctan = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {-i, i}) ↦ ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))))
2		ovex 7288	. . . . 5 ⊢ ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))) ∈ V
3	2, 1	dmmpti 6561	. . . 4 ⊢ dom arctan = (ℂ ∖ {-i, i})
4	3	eleq2i 2830	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan ↔ 𝑥 ∈ (ℂ ∖ {-i, i}))
5		ax-icn 10861	. . . . 5 ⊢ i ∈ ℂ
6		halfcl 12128	. . . . 5 ⊢ (i ∈ ℂ → (i / 2) ∈ ℂ)
7	5, 6	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (i / 2) ∈ ℂ
8		ax-1cn 10860	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℂ
9		atandm2 25932	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (1 − (i · 𝑥)) ≠ 0 ∧ (1 + (i · 𝑥)) ≠ 0))
10	9	simp1bi 1143	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → 𝑥 ∈ ℂ)
11		mulcl 10886	. . . . . . . 8 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (i · 𝑥) ∈ ℂ)
12	5, 10, 11	sylancr 586	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (i · 𝑥) ∈ ℂ)
13		subcl 11150	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝑥) ∈ ℂ) → (1 − (i · 𝑥)) ∈ ℂ)
14	8, 12, 13	sylancr 586	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (1 − (i · 𝑥)) ∈ ℂ)
15	9	simp2bi 1144	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (1 − (i · 𝑥)) ≠ 0)
16	14, 15	logcld 25631	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (log‘(1 − (i · 𝑥))) ∈ ℂ)
17		addcl 10884	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝑥) ∈ ℂ) → (1 + (i · 𝑥)) ∈ ℂ)
18	8, 12, 17	sylancr 586	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (1 + (i · 𝑥)) ∈ ℂ)
19	9	simp3bi 1145	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (1 + (i · 𝑥)) ≠ 0)
20	18, 19	logcld 25631	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (log‘(1 + (i · 𝑥))) ∈ ℂ)
21	16, 20	subcld 11262	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥)))) ∈ ℂ)
22		mulcl 10886	. . . 4 ⊢ (((i / 2) ∈ ℂ ∧ ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥)))) ∈ ℂ) → ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))) ∈ ℂ)
23	7, 21, 22	sylancr 586	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))) ∈ ℂ)
24	4, 23	sylbir 234	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {-i, i}) → ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))) ∈ ℂ)
25	1, 24	fmpti 6968	1 ⊢ arctan:(ℂ ∖ {-i, i})⟶ℂ

Syntax hints:   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2942   ∖ cdif 3880  {cpr 4560  dom cdm 5580  ⟶wf 6414  ‘cfv 6418  (class class class)co 7255  ℂcc 10800  0cc0 10802  1c1 10803  ici 10804   + caddc 10805   · cmul 10807   − cmin 11135  -cneg 11136   / cdiv 11562  2c2 11958  logclog 25615  arctancatan 25919

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-rep 5205  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-inf2 9329  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879  ax-pre-sup 10880  ax-addf 10881  ax-mulf 10882

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-int 4877  df-iun 4923  df-iin 4924  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-se 5536  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-isom 6427  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-of 7511  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-supp 7949  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-1o 8267  df-2o 8268  df-er 8456  df-map 8575  df-pm 8576  df-ixp 8644  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-fin 8695  df-fsupp 9059  df-fi 9100  df-sup 9131  df-inf 9132  df-oi 9199  df-card 9628  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-div 11563  df-nn 11904  df-2 11966  df-3 11967  df-4 11968  df-5 11969  df-6 11970  df-7 11971  df-8 11972  df-9 11973  df-n0 12164  df-z 12250  df-dec 12367  df-uz 12512  df-q 12618  df-rp 12660  df-xneg 12777  df-xadd 12778  df-xmul 12779  df-ioo 13012  df-ioc 13013  df-ico 13014  df-icc 13015  df-fz 13169  df-fzo 13312  df-fl 13440  df-mod 13518  df-seq 13650  df-exp 13711  df-fac 13916  df-bc 13945  df-hash 13973  df-shft 14706  df-cj 14738  df-re 14739  df-im 14740  df-sqrt 14874  df-abs 14875  df-limsup 15108  df-clim 15125  df-rlim 15126  df-sum 15326  df-ef 15705  df-sin 15707  df-cos 15708  df-pi 15710  df-struct 16776  df-sets 16793  df-slot 16811  df-ndx 16823  df-base 16841  df-ress 16868  df-plusg 16901  df-mulr 16902  df-starv 16903  df-sca 16904  df-vsca 16905  df-ip 16906  df-tset 16907  df-ple 16908  df-ds 16910  df-unif 16911  df-hom 16912  df-cco 16913  df-rest 17050  df-topn 17051  df-0g 17069  df-gsum 17070  df-topgen 17071  df-pt 17072  df-prds 17075  df-xrs 17130  df-qtop 17135  df-imas 17136  df-xps 17138  df-mre 17212  df-mrc 17213  df-acs 17215  df-mgm 18241  df-sgrp 18290  df-mnd 18301  df-submnd 18346  df-mulg 18616  df-cntz 18838  df-cmn 19303  df-psmet 20502  df-xmet 20503  df-met 20504  df-bl 20505  df-mopn 20506  df-fbas 20507  df-fg 20508  df-cnfld 20511  df-top 21951  df-topon 21968  df-topsp 21990  df-bases 22004  df-cld 22078  df-ntr 22079  df-cls 22080  df-nei 22157  df-lp 22195  df-perf 22196  df-cn 22286  df-cnp 22287  df-haus 22374  df-tx 22621  df-hmeo 22814  df-fil 22905  df-fm 22997  df-flim 22998  df-flf 22999  df-xms 23381  df-ms 23382  df-tms 23383  df-cncf 23947  df-limc 24935  df-dv 24936  df-log 25617  df-atan 25922

This theorem is referenced by:  atancl  25936  atanval  25939  dvatan  25990  atancn  25991