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

Theorem axcnre 11242
Description: A complex number can be expressed in terms of two reals. Definition 10-1.1(v) of [Gleason] p. 130. Axiom 17 of 22 for real and complex numbers, derived from ZF set theory. This construction-dependent theorem should not be referenced directly; instead, use ax-cnre 11266. (Contributed by NM, 13-May-1996.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
axcnre (𝐴 ∈ ℂ → ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ 𝐴 = (𝑥 + (i · 𝑦)))
Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝐴

Proof of Theorem axcnre
Dummy variables 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-c 11199 . 2 ℂ = (R × R)
2 eqeq1 2765 . . 3 (⟨𝑧, 𝑤⟩ = 𝐴 → (⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦)) ↔ 𝐴 = (𝑥 + (i · 𝑦))))
322rexbidv 3228 . 2 (⟨𝑧, 𝑤⟩ = 𝐴 → (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ 𝐴 = (𝑥 + (i · 𝑦))))
4 opelreal 11208 . . . . . 6 (⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ ↔ 𝑧 ∈ R)
5 opelreal 11208 . . . . . 6 (⟨𝑤, 0R⟩ ∈ ℝ ↔ 𝑤 ∈ R)
64, 5anbi12i 640 . . . . 5 ((⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ ∧ ⟨𝑤, 0R⟩ ∈ ℝ) ↔ (𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R))
76biimpri 231 . . . 4 ((𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R) → (⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ ∧ ⟨𝑤, 0R⟩ ∈ ℝ))
8 df-i 11202 . . . . . . . . 9 i = ⟨0R, 1R⟩
98oveq1i 7428 . . . . . . . 8 (i · ⟨𝑤, 0R⟩) = (⟨0R, 1R⟩ · ⟨𝑤, 0R⟩)
10 0r 11158 . . . . . . . . . 10 0R ∈ R
11 1sr 11159 . . . . . . . . . . 11 1R ∈ R
12 mulcnsr 11214 . . . . . . . . . . 11 (((0R ∈ R ∧ 1R ∈ R) ∧ (𝑤 ∈ R ∧ 0R ∈ R)) → (⟨0R, 1R⟩ · ⟨𝑤, 0R⟩) = ⟨((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))), ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R))⟩)
1310, 11, 12mpanl12 715 . . . . . . . . . 10 ((𝑤 ∈ R ∧ 0R ∈ R) → (⟨0R, 1R⟩ · ⟨𝑤, 0R⟩) = ⟨((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))), ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R))⟩)
1410, 13mpan2 704 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ R → (⟨0R, 1R⟩ · ⟨𝑤, 0R⟩) = ⟨((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))), ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R))⟩)
15 mulcomsr 11167 . . . . . . . . . . . . 13 (0R ·R 𝑤) = (𝑤 ·R 0R)
16 00sr 11177 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ R → (𝑤 ·R 0R) = 0R)
1715, 16eqtrid 2808 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ R → (0R ·R 𝑤) = 0R)
1817oveq1d 7433 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ R → ((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))) = (0R +R (-1R ·R (1R ·R 0R))))
19 00sr 11177 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1R ∈ R → (1R ·R 0R) = 0R)
2011, 19ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1R ·R 0R) = 0R
2120oveq2i 7429 . . . . . . . . . . . . . 14 (-1R ·R (1R ·R 0R)) = (-1R ·R 0R)
22 m1r 11160 . . . . . . . . . . . . . . 15 -1R ∈ R
23 00sr 11177 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-1R ∈ R → (-1R ·R 0R) = 0R)
2422, 23ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 (-1R ·R 0R) = 0R
2521, 24eqtri 2784 . . . . . . . . . . . . 13 (-1R ·R (1R ·R 0R)) = 0R
2625oveq2i 7429 . . . . . . . . . . . 12 (0R +R (-1R ·R (1R ·R 0R))) = (0R +R 0R)
27 0idsr 11175 . . . . . . . . . . . . 13 (0R ∈ R → (0R +R 0R) = 0R)
2810, 27ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 (0R +R 0R) = 0R
2926, 28eqtri 2784 . . . . . . . . . . 11 (0R +R (-1R ·R (1R ·R 0R))) = 0R
3018, 29eqtrdi 2812 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ R → ((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))) = 0R)
31 mulcomsr 11167 . . . . . . . . . . . . 13 (1R ·R 𝑤) = (𝑤 ·R 1R)
32 1idsr 11176 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ R → (𝑤 ·R 1R) = 𝑤)
3331, 32eqtrid 2808 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ R → (1R ·R 𝑤) = 𝑤)
3433oveq1d 7433 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ R → ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R)) = (𝑤 +R (0R ·R 0R)))
35 00sr 11177 . . . . . . . . . . . . . 14 (0R ∈ R → (0R ·R 0R) = 0R)
3610, 35ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (0R ·R 0R) = 0R
3736oveq2i 7429 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 +R (0R ·R 0R)) = (𝑤 +R 0R)
38 0idsr 11175 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ R → (𝑤 +R 0R) = 𝑤)
3937, 38eqtrid 2808 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ R → (𝑤 +R (0R ·R 0R)) = 𝑤)
4034, 39eqtrd 2796 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ R → ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R)) = 𝑤)
4130, 40opeq12d 4841 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ R → ⟨((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))), ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R))⟩ = ⟨0R, 𝑤⟩)
4214, 41eqtrd 2796 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ R → (⟨0R, 1R⟩ · ⟨𝑤, 0R⟩) = ⟨0R, 𝑤⟩)
439, 42eqtrid 2808 . . . . . . 7 (𝑤 ∈ R → (i · ⟨𝑤, 0R⟩) = ⟨0R, 𝑤⟩)
4443oveq2d 7434 . . . . . 6 (𝑤 ∈ R → (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)) = (⟨𝑧, 0R⟩ + ⟨0R, 𝑤⟩))
4544adantl 487 . . . . 5 ((𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R) → (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)) = (⟨𝑧, 0R⟩ + ⟨0R, 𝑤⟩))
46 addcnsr 11213 . . . . . . 7 (((𝑧 ∈ R ∧ 0R ∈ R) ∧ (0R ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R)) → (⟨𝑧, 0R⟩ + ⟨0R, 𝑤⟩) = ⟨(𝑧 +R 0R), (0R +R 𝑤)⟩)
4710, 46mpanl2 714 . . . . . 6 ((𝑧 ∈ R ∧ (0R ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R)) → (⟨𝑧, 0R⟩ + ⟨0R, 𝑤⟩) = ⟨(𝑧 +R 0R), (0R +R 𝑤)⟩)
4810, 47mpanr1 716 . . . . 5 ((𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R) → (⟨𝑧, 0R⟩ + ⟨0R, 𝑤⟩) = ⟨(𝑧 +R 0R), (0R +R 𝑤)⟩)
49 0idsr 11175 . . . . . 6 (𝑧 ∈ R → (𝑧 +R 0R) = 𝑧)
50 addcomsr 11165 . . . . . . 7 (0R +R 𝑤) = (𝑤 +R 0R)
5150, 38eqtrid 2808 . . . . . 6 (𝑤 ∈ R → (0R +R 𝑤) = 𝑤)
52 opeq12 4835 . . . . . 6 (((𝑧 +R 0R) = 𝑧 ∧ (0R +R 𝑤) = 𝑤) → ⟨(𝑧 +R 0R), (0R +R 𝑤)⟩ = ⟨𝑧, 𝑤⟩)
5349, 51, 52syl2an 608 . . . . 5 ((𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R) → ⟨(𝑧 +R 0R), (0R +R 𝑤)⟩ = ⟨𝑧, 𝑤⟩)
5445, 48, 533eqtrrd 2801 . . . 4 ((𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R) → ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)))
55 opex 5432 . . . . 5 ⟨𝑧, 0R⟩ ∈ V
56 opex 5432 . . . . 5 ⟨𝑤, 0R⟩ ∈ V
57 eleq1 2849 . . . . . . 7 (𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ → (𝑥 ∈ ℝ ↔ ⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ))
58 eleq1 2849 . . . . . . 7 (𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩ → (𝑦 ∈ ℝ ↔ ⟨𝑤, 0R⟩ ∈ ℝ))
5957, 58bi2anan9 650 . . . . . 6 ((𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩) → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ↔ (⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ ∧ ⟨𝑤, 0R⟩ ∈ ℝ)))
60 oveq1 7425 . . . . . . . 8 (𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ → (𝑥 + (i · 𝑦)) = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · 𝑦)))
61 oveq2 7426 . . . . . . . . 9 (𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩ → (i · 𝑦) = (i · ⟨𝑤, 0R⟩))
6261oveq2d 7434 . . . . . . . 8 (𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩ → (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · 𝑦)) = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)))
6360, 62sylan9eq 2816 . . . . . . 7 ((𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩) → (𝑥 + (i · 𝑦)) = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)))
6463eqeq2d 2772 . . . . . 6 ((𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩) → (⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦)) ↔ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩))))
6559, 64anbi12d 644 . . . . 5 ((𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩) → (((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦))) ↔ ((⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ ∧ ⟨𝑤, 0R⟩ ∈ ℝ) ∧ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)))))
6655, 56, 65spc2ev 3562 . . . 4 (((⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ ∧ ⟨𝑤, 0R⟩ ∈ ℝ) ∧ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩))) → ∃𝑥∃𝑦((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦))))
677, 54, 66syl2anc 596 . . 3 ((𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R) → ∃𝑥∃𝑦((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦))))
68 r2ex 3200 . . 3 (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦)) ↔ ∃𝑥∃𝑦((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦))))
6967, 68sylibr 237 . 2 ((𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦)))
701, 3, 69optocl 5745 1 (𝐴 ∈ ℂ → ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ 𝐴 = (𝑥 + (i · 𝑦)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2145  ∃wrex 3087  ⟨cop 4590  (class class class)co 7418  Rcnr 10943  0Rc0r 10944  1Rc1r 10945  -1Rcm1r 10946   +R cplr 10947   ·R cmr 10948  ℂcc 11191  ℝcr 11192  ici 11195   + caddc 11196   · cmul 11198
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-inf2 9635
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-om 7876  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8469  df-oadd 8473  df-omul 8474  df-er 8710  df-ec 8712  df-qs 8716  df-ni 10950  df-pli 10951  df-mi 10952  df-lti 10953  df-plpq 10986  df-mpq 10987  df-ltpq 10988  df-enq 10989  df-nq 10990  df-erq 10991  df-plq 10992  df-mq 10993  df-1nq 10994  df-rq 10995  df-ltnq 10996  df-np 11059  df-1p 11060  df-plp 11061  df-mp 11062  df-ltp 11063  df-enr 11133  df-nr 11134  df-plr 11135  df-mr 11136  df-0r 11138  df-1r 11139  df-m1r 11140  df-c 11199  df-i 11202  df-r 11203  df-add 11204  df-mul 11205
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator