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

Theorem axcnre 11254
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 11278. (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 11211 . 2 ℂ = (R × R)
2 eqeq1 2764 . . 3 (⟨𝑧, 𝑤⟩ = 𝐴 → (⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦)) ↔ 𝐴 = (𝑥 + (i · 𝑦))))
322rexbidv 3227 . 2 (⟨𝑧, 𝑤⟩ = 𝐴 → (∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (𝑥 + (i · 𝑦)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℝ ∃𝑦 ∈ ℝ 𝐴 = (𝑥 + (i · 𝑦))))
4 opelreal 11220 . . . . . 6 (⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ ↔ 𝑧 ∈ R)
5 opelreal 11220 . . . . . 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 11214 . . . . . . . . 9 i = ⟨0R, 1R⟩
98oveq1i 7432 . . . . . . . 8 (i · ⟨𝑤, 0R⟩) = (⟨0R, 1R⟩ · ⟨𝑤, 0R⟩)
10 0r 11170 . . . . . . . . . 10 0R ∈ R
11 1sr 11171 . . . . . . . . . . 11 1R ∈ R
12 mulcnsr 11226 . . . . . . . . . . 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 11179 . . . . . . . . . . . . 13 (0R ·R 𝑤) = (𝑤 ·R 0R)
16 00sr 11189 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ R → (𝑤 ·R 0R) = 0R)
1715, 16eqtrid 2807 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ R → (0R ·R 𝑤) = 0R)
1817oveq1d 7437 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ R → ((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))) = (0R +R (-1R ·R (1R ·R 0R))))
19 00sr 11189 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1R ∈ R → (1R ·R 0R) = 0R)
2011, 19ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1R ·R 0R) = 0R
2120oveq2i 7433 . . . . . . . . . . . . . 14 (-1R ·R (1R ·R 0R)) = (-1R ·R 0R)
22 m1r 11172 . . . . . . . . . . . . . . 15 -1R ∈ R
23 00sr 11189 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-1R ∈ R → (-1R ·R 0R) = 0R)
2422, 23ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 (-1R ·R 0R) = 0R
2521, 24eqtri 2783 . . . . . . . . . . . . 13 (-1R ·R (1R ·R 0R)) = 0R
2625oveq2i 7433 . . . . . . . . . . . 12 (0R +R (-1R ·R (1R ·R 0R))) = (0R +R 0R)
27 0idsr 11187 . . . . . . . . . . . . 13 (0R ∈ R → (0R +R 0R) = 0R)
2810, 27ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 (0R +R 0R) = 0R
2926, 28eqtri 2783 . . . . . . . . . . 11 (0R +R (-1R ·R (1R ·R 0R))) = 0R
3018, 29eqtrdi 2811 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ R → ((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))) = 0R)
31 mulcomsr 11179 . . . . . . . . . . . . 13 (1R ·R 𝑤) = (𝑤 ·R 1R)
32 1idsr 11188 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ R → (𝑤 ·R 1R) = 𝑤)
3331, 32eqtrid 2807 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ R → (1R ·R 𝑤) = 𝑤)
3433oveq1d 7437 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ R → ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R)) = (𝑤 +R (0R ·R 0R)))
35 00sr 11189 . . . . . . . . . . . . . 14 (0R ∈ R → (0R ·R 0R) = 0R)
3610, 35ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (0R ·R 0R) = 0R
3736oveq2i 7433 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 +R (0R ·R 0R)) = (𝑤 +R 0R)
38 0idsr 11187 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ R → (𝑤 +R 0R) = 𝑤)
3937, 38eqtrid 2807 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ R → (𝑤 +R (0R ·R 0R)) = 𝑤)
4034, 39eqtrd 2795 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ R → ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R)) = 𝑤)
4130, 40opeq12d 4847 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ R → ⟨((0R ·R 𝑤) +R (-1R ·R (1R ·R 0R))), ((1R ·R 𝑤) +R (0R ·R 0R))⟩ = ⟨0R, 𝑤⟩)
4214, 41eqtrd 2795 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ R → (⟨0R, 1R⟩ · ⟨𝑤, 0R⟩) = ⟨0R, 𝑤⟩)
439, 42eqtrid 2807 . . . . . . 7 (𝑤 ∈ R → (i · ⟨𝑤, 0R⟩) = ⟨0R, 𝑤⟩)
4443oveq2d 7438 . . . . . 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 11225 . . . . . . 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 11187 . . . . . 6 (𝑧 ∈ R → (𝑧 +R 0R) = 𝑧)
50 addcomsr 11177 . . . . . . 7 (0R +R 𝑤) = (𝑤 +R 0R)
5150, 38eqtrid 2807 . . . . . 6 (𝑤 ∈ R → (0R +R 𝑤) = 𝑤)
52 opeq12 4841 . . . . . 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 2800 . . . 4 ((𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R) → ⟨𝑧, 𝑤⟩ = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)))
55 opex 5431 . . . . 5 ⟨𝑧, 0R⟩ ∈ V
56 opex 5431 . . . . 5 ⟨𝑤, 0R⟩ ∈ V
57 eleq1 2848 . . . . . . 7 (𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ → (𝑥 ∈ ℝ ↔ ⟨𝑧, 0R⟩ ∈ ℝ))
58 eleq1 2848 . . . . . . 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 7429 . . . . . . . 8 (𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ → (𝑥 + (i · 𝑦)) = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · 𝑦)))
61 oveq2 7430 . . . . . . . . 9 (𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩ → (i · 𝑦) = (i · ⟨𝑤, 0R⟩))
6261oveq2d 7438 . . . . . . . 8 (𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩ → (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · 𝑦)) = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)))
6360, 62sylan9eq 2815 . . . . . . 7 ((𝑥 = ⟨𝑧, 0R⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑤, 0R⟩) → (𝑥 + (i · 𝑦)) = (⟨𝑧, 0R⟩ + (i · ⟨𝑤, 0R⟩)))
6463eqeq2d 2771 . . . . . 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 3561 . . . 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 3199 . . 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 1569  ∃wex 1811   ∈ wcel 2144  ∃wrex 3086  ⟨cop 4834  (class class class)co 7422  Rcnr 10955  0Rc0r 10956  1Rc1r 10957  -1Rcm1r 10958   +R cplr 10959   ·R cmr 10960  ℂcc 11203  ℝcr 11204  ici 11207   + caddc 11208   · cmul 11210
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7753  ax-inf2 9647
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-ov 7425  df-oprab 7426  df-mpo 7427  df-om 7880  df-1st 8003  df-2nd 8004  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8384  df-rdg 8423  df-1o 8481  df-oadd 8485  df-omul 8486  df-er 8722  df-ec 8724  df-qs 8728  df-ni 10962  df-pli 10963  df-mi 10964  df-lti 10965  df-plpq 10998  df-mpq 10999  df-ltpq 11000  df-enq 11001  df-nq 11002  df-erq 11003  df-plq 11004  df-mq 11005  df-1nq 11006  df-rq 11007  df-ltnq 11008  df-np 11071  df-1p 11072  df-plp 11073  df-mp 11074  df-ltp 11075  df-enr 11145  df-nr 11146  df-plr 11147  df-mr 11148  df-0r 11150  df-1r 11151  df-m1r 11152  df-c 11211  df-i 11214  df-r 11215  df-add 11216  df-mul 11217
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator