Theorem atanf 24912

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 24899	. 2 ⊢ arctan = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {-i, i}) ↦ ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))))
2		ovex 6878	. . . . 5 ⊢ ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))) ∈ V
3	2, 1	dmmpti 6203	. . . 4 ⊢ dom arctan = (ℂ ∖ {-i, i})
4	3	eleq2i 2836	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan ↔ 𝑥 ∈ (ℂ ∖ {-i, i}))
5		ax-icn 10252	. . . . 5 ⊢ i ∈ ℂ
6		halfcl 11507	. . . . 5 ⊢ (i ∈ ℂ → (i / 2) ∈ ℂ)
7	5, 6	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (i / 2) ∈ ℂ
8		ax-1cn 10251	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℂ
9		atandm2 24909	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (1 − (i · 𝑥)) ≠ 0 ∧ (1 + (i · 𝑥)) ≠ 0))
10	9	simp1bi 1175	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → 𝑥 ∈ ℂ)
11		mulcl 10277	. . . . . . . 8 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (i · 𝑥) ∈ ℂ)
12	5, 10, 11	sylancr 581	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (i · 𝑥) ∈ ℂ)
13		subcl 10538	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝑥) ∈ ℂ) → (1 − (i · 𝑥)) ∈ ℂ)
14	8, 12, 13	sylancr 581	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (1 − (i · 𝑥)) ∈ ℂ)
15	9	simp2bi 1176	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (1 − (i · 𝑥)) ≠ 0)
16	14, 15	logcld 24622	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (log‘(1 − (i · 𝑥))) ∈ ℂ)
17		addcl 10275	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (i · 𝑥) ∈ ℂ) → (1 + (i · 𝑥)) ∈ ℂ)
18	8, 12, 17	sylancr 581	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (1 + (i · 𝑥)) ∈ ℂ)
19	9	simp3bi 1177	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (1 + (i · 𝑥)) ≠ 0)
20	18, 19	logcld 24622	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → (log‘(1 + (i · 𝑥))) ∈ ℂ)
21	16, 20	subcld 10650	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥)))) ∈ ℂ)
22		mulcl 10277	. . . 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 581	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ dom arctan → ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))) ∈ ℂ)
24	4, 23	sylbir 226	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {-i, i}) → ((i / 2) · ((log‘(1 − (i · 𝑥))) − (log‘(1 + (i · 𝑥))))) ∈ ℂ)
25	1, 24	fmpti 6576	1 ⊢ arctan:(ℂ ∖ {-i, i})⟶ℂ

Syntax hints:   ∈ wcel 2155   ≠ wne 2937   ∖ cdif 3731  {cpr 4338  dom cdm 5279  ⟶wf 6066  ‘cfv 6070  (class class class)co 6846  ℂcc 10191  0cc0 10193  1c1 10194  ici 10195   + caddc 10196   · cmul 10198   − cmin 10524  -cneg 10525   / cdiv 10942  2c2 11331  logclog 24606  arctancatan 24896

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4932  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7151  ax-inf2 8757  ax-cnex 10249  ax-resscn 10250  ax-1cn 10251  ax-icn 10252  ax-addcl 10253  ax-addrcl 10254  ax-mulcl 10255  ax-mulrcl 10256  ax-mulcom 10257  ax-addass 10258  ax-mulass 10259  ax-distr 10260  ax-i2m1 10261  ax-1ne0 10262  ax-1rid 10263  ax-rnegex 10264  ax-rrecex 10265  ax-cnre 10266  ax-pre-lttri 10267  ax-pre-lttrn 10268  ax-pre-ltadd 10269  ax-pre-mulgt0 10270  ax-pre-sup 10271  ax-addf 10272  ax-mulf 10273

This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-fal 1666  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-csb 3694  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-pss 3750  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-tp 4341  df-op 4343  df-uni 4597  df-int 4636  df-iun 4680  df-iin 4681  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-tr 4914  df-id 5187  df-eprel 5192  df-po 5200  df-so 5201  df-fr 5238  df-se 5239  df-we 5240  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-pred 5867  df-ord 5913  df-on 5914  df-lim 5915  df-suc 5916  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fo 6076  df-f1o 6077  df-fv 6078  df-isom 6079  df-riota 6807  df-ov 6849  df-oprab 6850  df-mpt2 6851  df-of 7099  df-om 7268  df-1st 7370  df-2nd 7371  df-supp 7502  df-wrecs 7614  df-recs 7676  df-rdg 7714  df-1o 7768  df-2o 7769  df-oadd 7772  df-er 7951  df-map 8066  df-pm 8067  df-ixp 8118  df-en 8165  df-dom 8166  df-sdom 8167  df-fin 8168  df-fsupp 8487  df-fi 8528  df-sup 8559  df-inf 8560  df-oi 8626  df-card 9020  df-cda 9247  df-pnf 10334  df-mnf 10335  df-xr 10336  df-ltxr 10337  df-le 10338  df-sub 10526  df-neg 10527  df-div 10943  df-nn 11279  df-2 11339  df-3 11340  df-4 11341  df-5 11342  df-6 11343  df-7 11344  df-8 11345  df-9 11346  df-n0 11543  df-z 11629  df-dec 11746  df-uz 11892  df-q 11995  df-rp 12034  df-xneg 12151  df-xadd 12152  df-xmul 12153  df-ioo 12386  df-ioc 12387  df-ico 12388  df-icc 12389  df-fz 12539  df-fzo 12679  df-fl 12806  df-mod 12882  df-seq 13014  df-exp 13073  df-fac 13270  df-bc 13299  df-hash 13327  df-shft 14106  df-cj 14138  df-re 14139  df-im 14140  df-sqrt 14274  df-abs 14275  df-limsup 14501  df-clim 14518  df-rlim 14519  df-sum 14716  df-ef 15094  df-sin 15096  df-cos 15097  df-pi 15099  df-struct 16146  df-ndx 16147  df-slot 16148  df-base 16150  df-sets 16151  df-ress 16152  df-plusg 16241  df-mulr 16242  df-starv 16243  df-sca 16244  df-vsca 16245  df-ip 16246  df-tset 16247  df-ple 16248  df-ds 16250  df-unif 16251  df-hom 16252  df-cco 16253  df-rest 16363  df-topn 16364  df-0g 16382  df-gsum 16383  df-topgen 16384  df-pt 16385  df-prds 16388  df-xrs 16442  df-qtop 16447  df-imas 16448  df-xps 16450  df-mre 16526  df-mrc 16527  df-acs 16529  df-mgm 17522  df-sgrp 17564  df-mnd 17575  df-submnd 17616  df-mulg 17822  df-cntz 18027  df-cmn 18475  df-psmet 20025  df-xmet 20026  df-met 20027  df-bl 20028  df-mopn 20029  df-fbas 20030  df-fg 20031  df-cnfld 20034  df-top 20992  df-topon 21009  df-topsp 21031  df-bases 21044  df-cld 21117  df-ntr 21118  df-cls 21119  df-nei 21196  df-lp 21234  df-perf 21235  df-cn 21325  df-cnp 21326  df-haus 21413  df-tx 21659  df-hmeo 21852  df-fil 21943  df-fm 22035  df-flim 22036  df-flf 22037  df-xms 22418  df-ms 22419  df-tms 22420  df-cncf 22974  df-limc 23935  df-dv 23936  df-log 24608  df-atan 24899

This theorem is referenced by:  atancl  24913  atanval  24916  dvatan  24967  atancn  24968