MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  atantayl2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem atantayl2 25211
Description: The Taylor series for arctan(𝐴). (Contributed by Mario Carneiro, 1-Apr-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
atantayl2.1 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(2 ∥ 𝑛, 0, ((-1↑((𝑛 − 1) / 2)) · ((𝐴𝑛) / 𝑛))))
Assertion
Ref Expression
atantayl2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) → seq1( + , 𝐹) ⇝ (arctan‘𝐴))
Distinct variable group:   𝐴,𝑛
Allowed substitution hint:   𝐹(𝑛)

Proof of Theorem atantayl2
StepHypRef Expression
1 atantayl2.1 . . . 4 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(2 ∥ 𝑛, 0, ((-1↑((𝑛 − 1) / 2)) · ((𝐴𝑛) / 𝑛))))
2 ax-icn 10388 . . . . . . . . . . . . . . . 16 i ∈ ℂ
32negcli 10749 . . . . . . . . . . . . . . 15 -i ∈ ℂ
43a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → -i ∈ ℂ)
5 nnnn0 11709 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ0)
65ad2antlr 714 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → 𝑛 ∈ ℕ0)
74, 6expcld 13319 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑𝑛) ∈ ℂ)
8 sqneg 13291 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (i ∈ ℂ → (-i↑2) = (i↑2))
92, 8ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (-i↑2) = (i↑2)
109oveq1i 6980 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((-i↑2)↑(𝑛 / 2)) = ((i↑2)↑(𝑛 / 2))
11 ine0 10870 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 i ≠ 0
122, 11negne0i 10756 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 -i ≠ 0
1312a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → -i ≠ 0)
14 2z 11821 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ∈ ℤ
1514a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → 2 ∈ ℤ)
16 2ne0 11545 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 ≠ 0
17 nnz 11811 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℤ)
1817adantl 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑛 ∈ ℤ)
19 dvdsval2 15464 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((2 ∈ ℤ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (2 ∥ 𝑛 ↔ (𝑛 / 2) ∈ ℤ))
2014, 16, 18, 19mp3an12i 1444 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (2 ∥ 𝑛 ↔ (𝑛 / 2) ∈ ℤ))
2120biimpa 469 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (𝑛 / 2) ∈ ℤ)
22 expmulz 13284 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((-i ∈ ℂ ∧ -i ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℤ ∧ (𝑛 / 2) ∈ ℤ)) → (-i↑(2 · (𝑛 / 2))) = ((-i↑2)↑(𝑛 / 2)))
234, 13, 15, 21, 22syl22anc 826 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑(2 · (𝑛 / 2))) = ((-i↑2)↑(𝑛 / 2)))
242a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → i ∈ ℂ)
2511a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → i ≠ 0)
26 expmulz 13284 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((i ∈ ℂ ∧ i ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℤ ∧ (𝑛 / 2) ∈ ℤ)) → (i↑(2 · (𝑛 / 2))) = ((i↑2)↑(𝑛 / 2)))
2724, 25, 15, 21, 26syl22anc 826 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (i↑(2 · (𝑛 / 2))) = ((i↑2)↑(𝑛 / 2)))
2810, 23, 273eqtr4a 2834 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑(2 · (𝑛 / 2))) = (i↑(2 · (𝑛 / 2))))
29 nncn 11442 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℂ)
3029ad2antlr 714 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → 𝑛 ∈ ℂ)
31 2cnd 11512 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → 2 ∈ ℂ)
3216a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → 2 ≠ 0)
3330, 31, 32divcan2d 11213 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (2 · (𝑛 / 2)) = 𝑛)
3433oveq2d 6986 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑(2 · (𝑛 / 2))) = (-i↑𝑛))
3533oveq2d 6986 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (i↑(2 · (𝑛 / 2))) = (i↑𝑛))
3628, 34, 353eqtr3d 2816 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑𝑛) = (i↑𝑛))
377, 36subeq0bd 10861 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛)) = 0)
3837oveq2d 6986 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) = (i · 0))
39 it0e0 11663 . . . . . . . . . . 11 (i · 0) = 0
4038, 39syl6eq 2824 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) = 0)
4140oveq1d 6985 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → ((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) = (0 / 2))
42 2cn 11509 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℂ
4342, 16div0i 11169 . . . . . . . . 9 (0 / 2) = 0
4441, 43syl6eq 2824 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → ((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) = 0)
4544oveq1d 6985 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)) = (0 · ((𝐴𝑛) / 𝑛)))
46 simplll 762 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → 𝐴 ∈ ℂ)
4746, 6expcld 13319 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (𝐴𝑛) ∈ ℂ)
48 nnne0 11468 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ≠ 0)
4948ad2antlr 714 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → 𝑛 ≠ 0)
5047, 30, 49divcld 11211 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → ((𝐴𝑛) / 𝑛) ∈ ℂ)
5150mul02d 10632 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → (0 · ((𝐴𝑛) / 𝑛)) = 0)
5245, 51eqtr2d 2809 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 2 ∥ 𝑛) → 0 = (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)))
53 2cnd 11512 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → 2 ∈ ℂ)
54 ax-1cn 10387 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
5554negcli 10749 . . . . . . . . . 10 -1 ∈ ℂ
5655a1i 11 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → -1 ∈ ℂ)
57 neg1ne0 11557 . . . . . . . . . 10 -1 ≠ 0
5857a1i 11 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → -1 ≠ 0)
5929ad2antlr 714 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → 𝑛 ∈ ℂ)
60 peano2cn 10606 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℂ → (𝑛 + 1) ∈ ℂ)
6159, 60syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (𝑛 + 1) ∈ ℂ)
6216a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → 2 ≠ 0)
6361, 53, 53, 62divsubdird 11250 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (((𝑛 + 1) − 2) / 2) = (((𝑛 + 1) / 2) − (2 / 2)))
64 2div2e1 11582 . . . . . . . . . . . . 13 (2 / 2) = 1
6564oveq2i 6981 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑛 + 1) / 2) − (2 / 2)) = (((𝑛 + 1) / 2) − 1)
6663, 65syl6eq 2824 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (((𝑛 + 1) − 2) / 2) = (((𝑛 + 1) / 2) − 1))
67 df-2 11497 . . . . . . . . . . . . . 14 2 = (1 + 1)
6867oveq2i 6981 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 + 1) − 2) = ((𝑛 + 1) − (1 + 1))
6954a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → 1 ∈ ℂ)
7059, 69, 69pnpcan2d 10830 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((𝑛 + 1) − (1 + 1)) = (𝑛 − 1))
7168, 70syl5eq 2820 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((𝑛 + 1) − 2) = (𝑛 − 1))
7271oveq1d 6985 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (((𝑛 + 1) − 2) / 2) = ((𝑛 − 1) / 2))
7366, 72eqtr3d 2810 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (((𝑛 + 1) / 2) − 1) = ((𝑛 − 1) / 2))
7420notbid 310 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (¬ 2 ∥ 𝑛 ↔ ¬ (𝑛 / 2) ∈ ℤ))
75 zeo 11875 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 ∈ ℤ → ((𝑛 / 2) ∈ ℤ ∨ ((𝑛 + 1) / 2) ∈ ℤ))
7618, 75syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝑛 / 2) ∈ ℤ ∨ ((𝑛 + 1) / 2) ∈ ℤ))
7776ord 850 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (¬ (𝑛 / 2) ∈ ℤ → ((𝑛 + 1) / 2) ∈ ℤ))
7874, 77sylbid 232 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (¬ 2 ∥ 𝑛 → ((𝑛 + 1) / 2) ∈ ℤ))
7978imp 398 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((𝑛 + 1) / 2) ∈ ℤ)
80 peano2zm 11832 . . . . . . . . . . 11 (((𝑛 + 1) / 2) ∈ ℤ → (((𝑛 + 1) / 2) − 1) ∈ ℤ)
8179, 80syl 17 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (((𝑛 + 1) / 2) − 1) ∈ ℤ)
8273, 81eqeltrrd 2861 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((𝑛 − 1) / 2) ∈ ℤ)
8356, 58, 82expclzd 13324 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-1↑((𝑛 − 1) / 2)) ∈ ℂ)
84832timesd 11684 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (2 · (-1↑((𝑛 − 1) / 2))) = ((-1↑((𝑛 − 1) / 2)) + (-1↑((𝑛 − 1) / 2))))
85 subcl 10679 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝑛 − 1) ∈ ℂ)
8659, 54, 85sylancl 577 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (𝑛 − 1) ∈ ℂ)
8786, 53, 62divcan2d 11213 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (2 · ((𝑛 − 1) / 2)) = (𝑛 − 1))
8887oveq2d 6986 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑(2 · ((𝑛 − 1) / 2))) = (-i↑(𝑛 − 1)))
893a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → -i ∈ ℂ)
9012a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → -i ≠ 0)
9117ad2antlr 714 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → 𝑛 ∈ ℤ)
9289, 90, 91expm1d 13329 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑(𝑛 − 1)) = ((-i↑𝑛) / -i))
9388, 92eqtrd 2808 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑(2 · ((𝑛 − 1) / 2))) = ((-i↑𝑛) / -i))
9414a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → 2 ∈ ℤ)
95 expmulz 13284 . . . . . . . . . . . . 13 (((-i ∈ ℂ ∧ -i ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℤ ∧ ((𝑛 − 1) / 2) ∈ ℤ)) → (-i↑(2 · ((𝑛 − 1) / 2))) = ((-i↑2)↑((𝑛 − 1) / 2)))
9689, 90, 94, 82, 95syl22anc 826 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑(2 · ((𝑛 − 1) / 2))) = ((-i↑2)↑((𝑛 − 1) / 2)))
975ad2antlr 714 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → 𝑛 ∈ ℕ0)
98 expcl 13256 . . . . . . . . . . . . . 14 ((-i ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (-i↑𝑛) ∈ ℂ)
993, 97, 98sylancr 578 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-i↑𝑛) ∈ ℂ)
10099, 89, 90divrec2d 11215 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((-i↑𝑛) / -i) = ((1 / -i) · (-i↑𝑛)))
10193, 96, 1003eqtr3d 2816 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((-i↑2)↑((𝑛 − 1) / 2)) = ((1 / -i) · (-i↑𝑛)))
102 i2 13374 . . . . . . . . . . . . 13 (i↑2) = -1
1039, 102eqtri 2796 . . . . . . . . . . . 12 (-i↑2) = -1
104103oveq1i 6980 . . . . . . . . . . 11 ((-i↑2)↑((𝑛 − 1) / 2)) = (-1↑((𝑛 − 1) / 2))
105 irec 13373 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 / i) = -i
106105negeqi 10673 . . . . . . . . . . . . 13 -(1 / i) = --i
107 divneg2 11159 . . . . . . . . . . . . . 14 ((1 ∈ ℂ ∧ i ∈ ℂ ∧ i ≠ 0) → -(1 / i) = (1 / -i))
10854, 2, 11, 107mp3an 1440 . . . . . . . . . . . . 13 -(1 / i) = (1 / -i)
1092negnegi 10751 . . . . . . . . . . . . 13 --i = i
110106, 108, 1093eqtr3i 2804 . . . . . . . . . . . 12 (1 / -i) = i
111110oveq1i 6980 . . . . . . . . . . 11 ((1 / -i) · (-i↑𝑛)) = (i · (-i↑𝑛))
112101, 104, 1113eqtr3g 2831 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-1↑((𝑛 − 1) / 2)) = (i · (-i↑𝑛)))
11387oveq2d 6986 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (i↑(2 · ((𝑛 − 1) / 2))) = (i↑(𝑛 − 1)))
1142a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → i ∈ ℂ)
11511a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → i ≠ 0)
116114, 115, 91expm1d 13329 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (i↑(𝑛 − 1)) = ((i↑𝑛) / i))
117113, 116eqtrd 2808 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (i↑(2 · ((𝑛 − 1) / 2))) = ((i↑𝑛) / i))
118 expmulz 13284 . . . . . . . . . . . . . 14 (((i ∈ ℂ ∧ i ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℤ ∧ ((𝑛 − 1) / 2) ∈ ℤ)) → (i↑(2 · ((𝑛 − 1) / 2))) = ((i↑2)↑((𝑛 − 1) / 2)))
119114, 115, 94, 82, 118syl22anc 826 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (i↑(2 · ((𝑛 − 1) / 2))) = ((i↑2)↑((𝑛 − 1) / 2)))
120 expcl 13256 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((i ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (i↑𝑛) ∈ ℂ)
1212, 97, 120sylancr 578 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (i↑𝑛) ∈ ℂ)
122121, 114, 115divrec2d 11215 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((i↑𝑛) / i) = ((1 / i) · (i↑𝑛)))
123117, 119, 1223eqtr3d 2816 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((i↑2)↑((𝑛 − 1) / 2)) = ((1 / i) · (i↑𝑛)))
124102oveq1i 6980 . . . . . . . . . . . 12 ((i↑2)↑((𝑛 − 1) / 2)) = (-1↑((𝑛 − 1) / 2))
125105oveq1i 6980 . . . . . . . . . . . 12 ((1 / i) · (i↑𝑛)) = (-i · (i↑𝑛))
126123, 124, 1253eqtr3g 2831 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-1↑((𝑛 − 1) / 2)) = (-i · (i↑𝑛)))
127 mulneg1 10871 . . . . . . . . . . . 12 ((i ∈ ℂ ∧ (i↑𝑛) ∈ ℂ) → (-i · (i↑𝑛)) = -(i · (i↑𝑛)))
1282, 121, 127sylancr 578 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-i · (i↑𝑛)) = -(i · (i↑𝑛)))
129126, 128eqtrd 2808 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-1↑((𝑛 − 1) / 2)) = -(i · (i↑𝑛)))
130112, 129oveq12d 6988 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((-1↑((𝑛 − 1) / 2)) + (-1↑((𝑛 − 1) / 2))) = ((i · (-i↑𝑛)) + -(i · (i↑𝑛))))
131 mulcl 10413 . . . . . . . . . . . 12 ((i ∈ ℂ ∧ (-i↑𝑛) ∈ ℂ) → (i · (-i↑𝑛)) ∈ ℂ)
1322, 99, 131sylancr 578 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (i · (-i↑𝑛)) ∈ ℂ)
133 mulcl 10413 . . . . . . . . . . . 12 ((i ∈ ℂ ∧ (i↑𝑛) ∈ ℂ) → (i · (i↑𝑛)) ∈ ℂ)
1342, 121, 133sylancr 578 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (i · (i↑𝑛)) ∈ ℂ)
135132, 134negsubd 10798 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((i · (-i↑𝑛)) + -(i · (i↑𝑛))) = ((i · (-i↑𝑛)) − (i · (i↑𝑛))))
136114, 99, 121subdid 10891 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) = ((i · (-i↑𝑛)) − (i · (i↑𝑛))))
137135, 136eqtr4d 2811 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((i · (-i↑𝑛)) + -(i · (i↑𝑛))) = (i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))))
13884, 130, 1373eqtrd 2812 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (2 · (-1↑((𝑛 − 1) / 2))) = (i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))))
13953, 83, 62, 138mvllmuld 11267 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → (-1↑((𝑛 − 1) / 2)) = ((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2))
140139oveq1d 6985 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 2 ∥ 𝑛) → ((-1↑((𝑛 − 1) / 2)) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)) = (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)))
14152, 140ifeqda 4379 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if(2 ∥ 𝑛, 0, ((-1↑((𝑛 − 1) / 2)) · ((𝐴𝑛) / 𝑛))) = (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)))
142141mpteq2dva 5016 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(2 ∥ 𝑛, 0, ((-1↑((𝑛 − 1) / 2)) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛))))
1431, 142syl5eq 2820 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) → 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛))))
144143seqeq3d 13186 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) → seq1( + , 𝐹) = seq1( + , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)))))
145 eqid 2772 . . 3 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)))
146145atantayl 25210 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) → seq1( + , (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((i · ((-i↑𝑛) − (i↑𝑛))) / 2) · ((𝐴𝑛) / 𝑛)))) ⇝ (arctan‘𝐴))
147144, 146eqbrtrd 4945 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (abs‘𝐴) < 1) → seq1( + , 𝐹) ⇝ (arctan‘𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 198  wa 387  wo 833   = wceq 1507  wcel 2050  wne 2961  ifcif 4344   class class class wbr 4923  cmpt 5002  cfv 6182  (class class class)co 6970  cc 10327  0cc0 10329  1c1 10330  ici 10331   + caddc 10332   · cmul 10334   < clt 10468  cmin 10664  -cneg 10665   / cdiv 11092  cn 11433  2c2 11489  0cn0 11701  cz 11787  seqcseq 13178  cexp 13238  abscabs 14448  cli 14696  cdvds 15461  arctancatan 25137
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1758  ax-4 1772  ax-5 1869  ax-6 1928  ax-7 1965  ax-8 2052  ax-9 2059  ax-10 2079  ax-11 2093  ax-12 2106  ax-13 2301  ax-ext 2744  ax-rep 5043  ax-sep 5054  ax-nul 5061  ax-pow 5113  ax-pr 5180  ax-un 7273  ax-inf2 8892  ax-cnex 10385  ax-resscn 10386  ax-1cn 10387  ax-icn 10388  ax-addcl 10389  ax-addrcl 10390  ax-mulcl 10391  ax-mulrcl 10392  ax-mulcom 10393  ax-addass 10394  ax-mulass 10395  ax-distr 10396  ax-i2m1 10397  ax-1ne0 10398  ax-1rid 10399  ax-rnegex 10400  ax-rrecex 10401  ax-cnre 10402  ax-pre-lttri 10403  ax-pre-lttrn 10404  ax-pre-ltadd 10405  ax-pre-mulgt0 10406  ax-pre-sup 10407  ax-addf 10408  ax-mulf 10409
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 834  df-3or 1069  df-3an 1070  df-tru 1510  df-fal 1520  df-ex 1743  df-nf 1747  df-sb 2016  df-mo 2547  df-eu 2584  df-clab 2753  df-cleq 2765  df-clel 2840  df-nfc 2912  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3087  df-rex 3088  df-reu 3089  df-rmo 3090  df-rab 3091  df-v 3411  df-sbc 3676  df-csb 3781  df-dif 3826  df-un 3828  df-in 3830  df-ss 3837  df-pss 3839  df-nul 4173  df-if 4345  df-pw 4418  df-sn 4436  df-pr 4438  df-tp 4440  df-op 4442  df-uni 4707  df-int 4744  df-iun 4788  df-iin 4789  df-br 4924  df-opab 4986  df-mpt 5003  df-tr 5025  df-id 5306  df-eprel 5311  df-po 5320  df-so 5321  df-fr 5360  df-se 5361  df-we 5362  df-xp 5407  df-rel 5408  df-cnv 5409  df-co 5410  df-dm 5411  df-rn 5412  df-res 5413  df-ima 5414  df-pred 5980  df-ord 6026  df-on 6027  df-lim 6028  df-suc 6029  df-iota 6146  df-fun 6184  df-fn 6185  df-f 6186  df-f1 6187  df-fo 6188  df-f1o 6189  df-fv 6190  df-isom 6191  df-riota 6931  df-ov 6973  df-oprab 6974  df-mpo 6975  df-of 7221  df-om 7391  df-1st 7495  df-2nd 7496  df-supp 7628  df-wrecs 7744  df-recs 7806  df-rdg 7844  df-1o 7899  df-2o 7900  df-oadd 7903  df-er 8083  df-map 8202  df-pm 8203  df-ixp 8254  df-en 8301  df-dom 8302  df-sdom 8303  df-fin 8304  df-fsupp 8623  df-fi 8664  df-sup 8695  df-inf 8696  df-oi 8763  df-card 9156  df-cda 9382  df-pnf 10470  df-mnf 10471  df-xr 10472  df-ltxr 10473  df-le 10474  df-sub 10666  df-neg 10667  df-div 11093  df-nn 11434  df-2 11497  df-3 11498  df-4 11499  df-5 11500  df-6 11501  df-7 11502  df-8 11503  df-9 11504  df-n0 11702  df-z 11788  df-dec 11906  df-uz 12053  df-q 12157  df-rp 12199  df-xneg 12318  df-xadd 12319  df-xmul 12320  df-ioo 12552  df-ioc 12553  df-ico 12554  df-icc 12555  df-fz 12703  df-fzo 12844  df-fl 12971  df-mod 13047  df-seq 13179  df-exp 13239  df-fac 13443  df-bc 13472  df-hash 13500  df-shft 14281  df-cj 14313  df-re 14314  df-im 14315  df-sqrt 14449  df-abs 14450  df-limsup 14683  df-clim 14700  df-rlim 14701  df-sum 14898  df-ef 15275  df-sin 15277  df-cos 15278  df-tan 15279  df-pi 15280  df-dvds 15462  df-struct 16335  df-ndx 16336  df-slot 16337  df-base 16339  df-sets 16340  df-ress 16341  df-plusg 16428  df-mulr 16429  df-starv 16430  df-sca 16431  df-vsca 16432  df-ip 16433  df-tset 16434  df-ple 16435  df-ds 16437  df-unif 16438  df-hom 16439  df-cco 16440  df-rest 16546  df-topn 16547  df-0g 16565  df-gsum 16566  df-topgen 16567  df-pt 16568  df-prds 16571  df-xrs 16625  df-qtop 16630  df-imas 16631  df-xps 16633  df-mre 16709  df-mrc 16710  df-acs 16712  df-mgm 17704  df-sgrp 17746  df-mnd 17757  df-submnd 17798  df-mulg 18006  df-cntz 18212  df-cmn 18662  df-psmet 20233  df-xmet 20234  df-met 20235  df-bl 20236  df-mopn 20237  df-fbas 20238  df-fg 20239  df-cnfld 20242  df-top 21200  df-topon 21217  df-topsp 21239  df-bases 21252  df-cld 21325  df-ntr 21326  df-cls 21327  df-nei 21404  df-lp 21442  df-perf 21443  df-cn 21533  df-cnp 21534  df-haus 21621  df-cmp 21693  df-tx 21868  df-hmeo 22061  df-fil 22152  df-fm 22244  df-flim 22245  df-flf 22246  df-xms 22627  df-ms 22628  df-tms 22629  df-cncf 23183  df-limc 24161  df-dv 24162  df-ulm 24662  df-log 24835  df-atan 25140
This theorem is referenced by:  atantayl3  25212  leibpi  25216
  Copyright terms: Public domain W3C validator