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Theorem cos9thpiminplylem1 33755
Description: The polynomial ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) has no integer roots. (Contributed by Thierry Arnoux, 9-Nov-2025.)
Hypothesis
Ref Expression
cos9thpiminplylem1.1 (𝜑𝑋 ∈ ℤ)
Assertion
Ref Expression
cos9thpiminplylem1 (𝜑 → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)

Proof of Theorem cos9thpiminplylem1
StepHypRef Expression
1 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → 𝑋 = 0)
21oveq1d 7364 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → (𝑋↑3) = (0↑3))
3 3nn 12207 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℕ
43a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → 3 ∈ ℕ)
540expd 14046 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → (0↑3) = 0)
62, 5eqtrd 2764 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 0) → (𝑋↑3) = 0)
71oveq1d 7364 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 0) → (𝑋↑2) = (0↑2))
87oveq2d 7365 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → (-3 · (𝑋↑2)) = (-3 · (0↑2)))
9 2nn 12201 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℕ
109a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 0) → 2 ∈ ℕ)
11100expd 14046 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 0) → (0↑2) = 0)
1211oveq2d 7365 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → (-3 · (0↑2)) = (-3 · 0))
13 3nn0 12402 . . . . . . . . . . . . . . 15 3 ∈ ℕ0
1413a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 3 ∈ ℕ0)
1514nn0cnd 12447 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 3 ∈ ℂ)
1615adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 0) → 3 ∈ ℂ)
1716negcld 11462 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 0) → -3 ∈ ℂ)
1817mul01d 11315 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → (-3 · 0) = 0)
198, 12, 183eqtrd 2768 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → (-3 · (𝑋↑2)) = 0)
2019oveq1d 7364 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 0) → ((-3 · (𝑋↑2)) + 1) = (0 + 1))
216, 20oveq12d 7367 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 0) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = (0 + (0 + 1)))
22 0cnd 11108 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → 0 ∈ ℂ)
23 1cnd 11110 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → 1 ∈ ℂ)
2422, 23addcld 11134 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 0) → (0 + 1) ∈ ℂ)
2524addlidd 11317 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 0) → (0 + (0 + 1)) = (0 + 1))
26 1cnd 11110 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
2726addlidd 11317 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0 + 1) = 1)
2827adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 0) → (0 + 1) = 1)
2921, 25, 283eqtrd 2768 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 0) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = 1)
30 ax-1ne0 11078 . . . . . . 7 1 ≠ 0
3130a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 0) → 1 ≠ 0)
3229, 31eqnetrd 2992 . . . . 5 ((𝜑𝑋 = 0) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
3332ad4ant14 752 . . . 4 ((((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) ∧ 𝑋 = 0) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
34 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → 𝑋 = 1)
3534oveq1d 7364 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (𝑋↑3) = (1↑3))
36 3z 12508 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℤ
37 1exp 13998 . . . . . . . . . 10 (3 ∈ ℤ → (1↑3) = 1)
3836, 37mp1i 13 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (1↑3) = 1)
3935, 38eqtrd 2764 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → (𝑋↑3) = 1)
4034oveq1d 7364 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 1) → (𝑋↑2) = (1↑2))
4140oveq2d 7365 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 · (𝑋↑2)) = (-3 · (1↑2)))
42 sq1 14102 . . . . . . . . . . . 12 (1↑2) = 1
4342a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 1) → (1↑2) = 1)
4443oveq2d 7365 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 · (1↑2)) = (-3 · 1))
4515adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 1) → 3 ∈ ℂ)
4645negcld 11462 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 1) → -3 ∈ ℂ)
4746mulridd 11132 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 · 1) = -3)
4841, 44, 473eqtrd 2768 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 · (𝑋↑2)) = -3)
4948oveq1d 7364 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → ((-3 · (𝑋↑2)) + 1) = (-3 + 1))
5039, 49oveq12d 7367 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = (1 + (-3 + 1)))
51 1cnd 11110 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → 1 ∈ ℂ)
5246, 51addcomd 11318 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 + 1) = (1 + -3))
5351, 45negsubd 11481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (1 + -3) = (1 − 3))
5452, 53eqtrd 2764 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 + 1) = (1 − 3))
5554oveq2d 7365 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 1) → (1 + (-3 + 1)) = (1 + (1 − 3)))
56 1p1e2 12248 . . . . . . . . . 10 (1 + 1) = 2
5756a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (1 + 1) = 2)
5857oveq1d 7364 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → ((1 + 1) − 3) = (2 − 3))
5951, 51, 45addsubassd 11495 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → ((1 + 1) − 3) = (1 + (1 − 3)))
60 2cnd 12206 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → 2 ∈ ℂ)
6145, 60negsubdi2d 11491 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → -(3 − 2) = (2 − 3))
62 2p1e3 12265 . . . . . . . . . . . . 13 (2 + 1) = 3
6362a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 1) → (2 + 1) = 3)
6463eqcomd 2735 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 1) → 3 = (2 + 1))
6560, 51, 64mvrladdd 11533 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → (3 − 2) = 1)
6665negeqd 11357 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → -(3 − 2) = -1)
6761, 66eqtr3d 2766 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → (2 − 3) = -1)
6858, 59, 673eqtr3d 2772 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 1) → (1 + (1 − 3)) = -1)
6950, 55, 683eqtrd 2768 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = -1)
70 neg1ne0 12115 . . . . . . 7 -1 ≠ 0
7170a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 1) → -1 ≠ 0)
7269, 71eqnetrd 2992 . . . . 5 ((𝜑𝑋 = 1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
7372ad4ant14 752 . . . 4 ((((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) ∧ 𝑋 = 1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
74 oveq1 7356 . . . . . . . . . 10 (𝑋 = 2 → (𝑋↑3) = (2↑3))
7574adantl 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → (𝑋↑3) = (2↑3))
76 cu2 14107 . . . . . . . . 9 (2↑3) = 8
7775, 76eqtrdi 2780 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → (𝑋↑3) = 8)
78 cos9thpiminplylem1.1 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑋 ∈ ℤ)
7978zred 12580 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
8079resqcld 14032 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℝ)
8180recnd 11143 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
8215, 81mulneg1d 11573 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (-3 · (𝑋↑2)) = -(3 · (𝑋↑2)))
8382adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → (-3 · (𝑋↑2)) = -(3 · (𝑋↑2)))
84 oveq1 7356 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋 = 2 → (𝑋↑2) = (2↑2))
8584adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 = 2) → (𝑋↑2) = (2↑2))
86 sq2 14104 . . . . . . . . . . . . 13 (2↑2) = 4
8785, 86eqtrdi 2780 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → (𝑋↑2) = 4)
8887oveq2d 7365 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → (3 · (𝑋↑2)) = (3 · 4))
8988negeqd 11357 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → -(3 · (𝑋↑2)) = -(3 · 4))
9015adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 = 2) → 3 ∈ ℂ)
91 4cn 12213 . . . . . . . . . . . . . 14 4 ∈ ℂ
9291a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 = 2) → 4 ∈ ℂ)
9390, 92mulcomd 11136 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → (3 · 4) = (4 · 3))
94 4t3e12 12689 . . . . . . . . . . . 12 (4 · 3) = 12
9593, 94eqtrdi 2780 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → (3 · 4) = 12)
9695negeqd 11357 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → -(3 · 4) = -12)
9783, 89, 963eqtrd 2768 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → (-3 · (𝑋↑2)) = -12)
9897oveq1d 7364 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → ((-3 · (𝑋↑2)) + 1) = (-12 + 1))
9977, 98oveq12d 7367 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 2) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = (8 + (-12 + 1)))
100 1nn0 12400 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ∈ ℕ0
101 2nn0 12401 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 ∈ ℕ0
102100, 101deccl 12606 . . . . . . . . . . . . . 14 12 ∈ ℕ0
103102a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 = 2) → 12 ∈ ℕ0)
104103nn0cnd 12447 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → 12 ∈ ℂ)
105104negcld 11462 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → -12 ∈ ℂ)
106 1cnd 11110 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → 1 ∈ ℂ)
107105, 106addcomd 11318 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → (-12 + 1) = (1 + -12))
108106, 104negsubd 11481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → (1 + -12) = (1 − 12))
109107, 108eqtrd 2764 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → (-12 + 1) = (1 − 12))
110104, 106negsubdi2d 11491 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → -(12 − 1) = (1 − 12))
111100, 100deccl 12606 . . . . . . . . . . . . 13 11 ∈ ℕ0
112111a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → 11 ∈ ℕ0)
113112nn0cnd 12447 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → 11 ∈ ℂ)
114106, 113addcomd 11318 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → (1 + 11) = (11 + 1))
115 eqid 2729 . . . . . . . . . . . . 13 11 = 11
116100, 100, 56, 115decsuc 12622 . . . . . . . . . . . 12 (11 + 1) = 12
117114, 116eqtr2di 2781 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → 12 = (1 + 11))
118106, 113, 117mvrladdd 11533 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → (12 − 1) = 11)
119118negeqd 11357 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → -(12 − 1) = -11)
120109, 110, 1193eqtr2d 2770 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → (-12 + 1) = -11)
121120oveq2d 7365 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 2) → (8 + (-12 + 1)) = (8 + -11))
122 8nn0 12407 . . . . . . . . . . 11 8 ∈ ℕ0
123122a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → 8 ∈ ℕ0)
124123nn0cnd 12447 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → 8 ∈ ℂ)
125124, 113negsubd 11481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → (8 + -11) = (8 − 11))
126113, 124negsubdi2d 11491 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → -(11 − 8) = (8 − 11))
127 8p3e11 12672 . . . . . . . . . . . 12 (8 + 3) = 11
128127a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → (8 + 3) = 11)
129128eqcomd 2735 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → 11 = (8 + 3))
130124, 90, 129mvrladdd 11533 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → (11 − 8) = 3)
131130negeqd 11357 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → -(11 − 8) = -3)
132125, 126, 1313eqtr2d 2770 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 2) → (8 + -11) = -3)
13399, 121, 1323eqtrd 2768 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 2) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = -3)
134 0red 11118 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
13514nn0red 12446 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 3 ∈ ℝ)
136 neg0 11410 . . . . . . . . . . 11 -0 = 0
137136a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → -0 = 0)
138 3pos 12233 . . . . . . . . . 10 0 < 3
139137, 138eqbrtrdi 5131 . . . . . . . . 9 (𝜑 → -0 < 3)
140134, 135, 139ltnegcon1d 11700 . . . . . . . 8 (𝜑 → -3 < 0)
141140adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 2) → -3 < 0)
142141lt0ne0d 11685 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 2) → -3 ≠ 0)
143133, 142eqnetrd 2992 . . . . 5 ((𝜑𝑋 = 2) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
144143ad4ant14 752 . . . 4 ((((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) ∧ 𝑋 = 2) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
14578ad2antrr 726 . . . . 5 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 𝑋 ∈ ℤ)
146 0zd 12483 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 0 ∈ ℤ)
14736a1i 11 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 3 ∈ ℤ)
148 df-neg 11350 . . . . . . . . 9 -1 = (0 − 1)
149 simplr 768 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → -1 < 𝑋)
150148, 149eqbrtrrid 5128 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → (0 − 1) < 𝑋)
151 zlem1lt 12527 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℤ ∧ 𝑋 ∈ ℤ) → (0 ≤ 𝑋 ↔ (0 − 1) < 𝑋))
152151biimpar 477 . . . . . . . 8 (((0 ∈ ℤ ∧ 𝑋 ∈ ℤ) ∧ (0 − 1) < 𝑋) → 0 ≤ 𝑋)
153146, 145, 150, 152syl21anc 837 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 0 ≤ 𝑋)
154 simpr 484 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 𝑋 < 3)
155 elfzo 13564 . . . . . . . 8 ((𝑋 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) → (𝑋 ∈ (0..^3) ↔ (0 ≤ 𝑋𝑋 < 3)))
156155biimpar 477 . . . . . . 7 (((𝑋 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑋𝑋 < 3)) → 𝑋 ∈ (0..^3))
157145, 146, 147, 153, 154, 156syl32anc 1380 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 𝑋 ∈ (0..^3))
158 fzo0to3tp 13655 . . . . . 6 (0..^3) = {0, 1, 2}
159157, 158eleqtrdi 2838 . . . . 5 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 𝑋 ∈ {0, 1, 2})
160 eltpg 4638 . . . . . 6 (𝑋 ∈ ℤ → (𝑋 ∈ {0, 1, 2} ↔ (𝑋 = 0 ∨ 𝑋 = 1 ∨ 𝑋 = 2)))
161160biimpa 476 . . . . 5 ((𝑋 ∈ ℤ ∧ 𝑋 ∈ {0, 1, 2}) → (𝑋 = 0 ∨ 𝑋 = 1 ∨ 𝑋 = 2))
162145, 159, 161syl2anc 584 . . . 4 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → (𝑋 = 0 ∨ 𝑋 = 1 ∨ 𝑋 = 2))
16333, 73, 144, 162mpjao3dan 1434 . . 3 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
16478, 14zexpcld 13994 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋↑3) ∈ ℤ)
165164zred 12580 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑋↑3) ∈ ℝ)
166135renegcld 11547 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → -3 ∈ ℝ)
167166, 80remulcld 11145 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (-3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ)
168165, 167readdcld 11144 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ∈ ℝ)
169168adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ∈ ℝ)
170 1red 11116 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 1 ∈ ℝ)
17180adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (𝑋↑2) ∈ ℝ)
17279, 135resubcld 11548 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋 − 3) ∈ ℝ)
173172adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (𝑋 − 3) ∈ ℝ)
17479adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 𝑋 ∈ ℝ)
175174sqge0d 14044 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ≤ (𝑋↑2))
176135adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 3 ∈ ℝ)
177 0red 11118 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ∈ ℝ)
178 simpr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 3 ≤ 𝑋)
17979recnd 11143 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
180179subid1d 11464 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋 − 0) = 𝑋)
181180adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (𝑋 − 0) = 𝑋)
182178, 181breqtrrd 5120 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 3 ≤ (𝑋 − 0))
183176, 174, 177, 182lesubd 11724 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ≤ (𝑋 − 3))
184171, 173, 175, 183mulge0d 11697 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ≤ ((𝑋↑2) · (𝑋 − 3)))
18581, 179, 15subdid 11576 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑋↑2) · (𝑋 − 3)) = (((𝑋↑2) · 𝑋) − ((𝑋↑2) · 3)))
18681, 179mulcld 11135 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑋↑2) · 𝑋) ∈ ℂ)
18781, 15mulcld 11135 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑋↑2) · 3) ∈ ℂ)
188186, 187negsubd 11481 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝑋↑2) · 𝑋) + -((𝑋↑2) · 3)) = (((𝑋↑2) · 𝑋) − ((𝑋↑2) · 3)))
189100a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 1 ∈ ℕ0)
190101a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 2 ∈ ℕ0)
191179, 189, 190expaddd 14055 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋↑(2 + 1)) = ((𝑋↑2) · (𝑋↑1)))
19262a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (2 + 1) = 3)
193192oveq2d 7365 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋↑(2 + 1)) = (𝑋↑3))
194179exp1d 14048 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋↑1) = 𝑋)
195194oveq2d 7365 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑋↑2) · (𝑋↑1)) = ((𝑋↑2) · 𝑋))
196191, 193, 1953eqtr3rd 2773 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑋↑2) · 𝑋) = (𝑋↑3))
19781, 15mulcomd 11136 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑋↑2) · 3) = (3 · (𝑋↑2)))
198197negeqd 11357 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → -((𝑋↑2) · 3) = -(3 · (𝑋↑2)))
199198, 82eqtr4d 2767 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → -((𝑋↑2) · 3) = (-3 · (𝑋↑2)))
200196, 199oveq12d 7367 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝑋↑2) · 𝑋) + -((𝑋↑2) · 3)) = ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))))
201185, 188, 2003eqtr2d 2770 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋↑2) · (𝑋 − 3)) = ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))))
202201adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → ((𝑋↑2) · (𝑋 − 3)) = ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))))
203184, 202breqtrd 5118 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ≤ ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))))
204 0lt1 11642 . . . . . . . 8 0 < 1
205204a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 < 1)
206169, 170, 203, 205addgegt0d 11693 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 < (((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) + 1))
207165recnd 11143 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋↑3) ∈ ℂ)
208207adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (𝑋↑3) ∈ ℂ)
209167recnd 11143 . . . . . . . 8 (𝜑 → (-3 · (𝑋↑2)) ∈ ℂ)
210209adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (-3 · (𝑋↑2)) ∈ ℂ)
211 1cnd 11110 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 1 ∈ ℂ)
212208, 210, 211addassd 11137 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) + 1) = ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)))
213206, 212breqtrd 5118 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 < ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)))
214213gt0ne0d 11684 . . . 4 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
215214adantlr 715 . . 3 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 3 ≤ 𝑋) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
21679adantr 480 . . 3 ((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) → 𝑋 ∈ ℝ)
217135adantr 480 . . 3 ((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) → 3 ∈ ℝ)
218163, 215, 216, 217ltlecasei 11224 . 2 ((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
219165adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑3) ∈ ℝ)
220167adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ)
221 1red 11116 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 1 ∈ ℝ)
222220, 221readdcld 11144 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((-3 · (𝑋↑2)) + 1) ∈ ℝ)
223219, 222readdcld 11144 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ∈ ℝ)
224166adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -3 ∈ ℝ)
225 0red 11118 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 0 ∈ ℝ)
226219, 220readdcld 11144 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ∈ ℝ)
227 4re 12212 . . . . . . . 8 4 ∈ ℝ
228227a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 4 ∈ ℝ)
229228renegcld 11547 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -4 ∈ ℝ)
230 1red 11116 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
231230renegcld 11547 . . . . . . . . 9 (𝜑 → -1 ∈ ℝ)
232231adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -1 ∈ ℝ)
23379adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 𝑋 ∈ ℝ)
2343a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 3 ∈ ℕ)
235 n2dvds3 16282 . . . . . . . . . . 11 ¬ 2 ∥ 3
236235a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ¬ 2 ∥ 3)
237 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 𝑋 ≤ -1)
238233, 232, 234, 236, 237oexpled 32793 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑3) ≤ (-1↑3))
239 m1expo 16286 . . . . . . . . . 10 ((3 ∈ ℤ ∧ ¬ 2 ∥ 3) → (-1↑3) = -1)
24036, 236, 239sylancr 587 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-1↑3) = -1)
241238, 240breqtrd 5118 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑3) ≤ -1)
242234nncnd 12144 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 3 ∈ ℂ)
24381adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
244242, 243mulneg1d 11573 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-3 · (𝑋↑2)) = -(3 · (𝑋↑2)))
245135adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 3 ∈ ℝ)
246135, 80remulcld 11145 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ)
247246adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ)
24880adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑2) ∈ ℝ)
24913nn0ge0i 12411 . . . . . . . . . . . 12 0 ≤ 3
250249a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 0 ≤ 3)
251233, 221, 237lenegcon2d 11703 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 1 ≤ -𝑋)
252233renegcld 11547 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -𝑋 ∈ ℝ)
253 0le1 11643 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ≤ 1
254253a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 0 ≤ 1)
255 neg1rr 12114 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 -1 ∈ ℝ
256 0re 11117 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 0 ∈ ℝ
257 neg1lt0 12116 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 -1 < 0
258255, 256, 257ltleii 11239 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -1 ≤ 0
259258a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -1 ≤ 0)
260233, 232, 225, 237, 259letrd 11273 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 𝑋 ≤ 0)
261 leneg 11623 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → (𝑋 ≤ 0 ↔ -0 ≤ -𝑋))
262261biimpa 476 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) ∧ 𝑋 ≤ 0) → -0 ≤ -𝑋)
263233, 225, 260, 262syl21anc 837 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -0 ≤ -𝑋)
264136, 263eqbrtrrid 5128 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 0 ≤ -𝑋)
265221, 252, 254, 264le2sqd 14164 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1 ≤ -𝑋 ↔ (1↑2) ≤ (-𝑋↑2)))
266251, 265mpbid 232 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1↑2) ≤ (-𝑋↑2))
267233recnd 11143 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 𝑋 ∈ ℂ)
268267sqnegd 14023 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-𝑋↑2) = (𝑋↑2))
269266, 268breqtrd 5118 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1↑2) ≤ (𝑋↑2))
27042, 269eqbrtrrid 5128 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 1 ≤ (𝑋↑2))
271245, 248, 250, 270lemulge11d 12062 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 3 ≤ (3 · (𝑋↑2)))
272 leneg 11623 . . . . . . . . . . 11 ((3 ∈ ℝ ∧ (3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ) → (3 ≤ (3 · (𝑋↑2)) ↔ -(3 · (𝑋↑2)) ≤ -3))
273272biimpa 476 . . . . . . . . . 10 (((3 ∈ ℝ ∧ (3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ) ∧ 3 ≤ (3 · (𝑋↑2))) → -(3 · (𝑋↑2)) ≤ -3)
274245, 247, 271, 273syl21anc 837 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -(3 · (𝑋↑2)) ≤ -3)
275244, 274eqbrtrd 5114 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-3 · (𝑋↑2)) ≤ -3)
276219, 220, 232, 224, 241, 275le2addd 11739 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ≤ (-1 + -3))
277 1cnd 11110 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 1 ∈ ℂ)
278277, 242negdid 11488 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -(1 + 3) = (-1 + -3))
279277, 242addcomd 11318 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1 + 3) = (3 + 1))
280 3p1e4 12268 . . . . . . . . . 10 (3 + 1) = 4
281279, 280eqtrdi 2780 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1 + 3) = 4)
282281negeqd 11357 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -(1 + 3) = -4)
283278, 282eqtr3d 2766 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-1 + -3) = -4)
284276, 283breqtrd 5118 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ≤ -4)
285226, 229, 221, 284leadd1dd 11734 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) + 1) ≤ (-4 + 1))
286207adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑3) ∈ ℂ)
287209adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-3 · (𝑋↑2)) ∈ ℂ)
288286, 287, 277addassd 11137 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) + 1) = ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)))
289 ax-1cn 11067 . . . . . . . 8 1 ∈ ℂ
29091, 289negsubdii 11449 . . . . . . 7 -(4 − 1) = (-4 + 1)
291 4m1e3 12252 . . . . . . . 8 (4 − 1) = 3
292291negeqi 11356 . . . . . . 7 -(4 − 1) = -3
293290, 292eqtr3i 2754 . . . . . 6 (-4 + 1) = -3
294293a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-4 + 1) = -3)
295285, 288, 2943brtr3d 5123 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≤ -3)
296140adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -3 < 0)
297223, 224, 225, 295, 296lelttrd 11274 . . 3 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) < 0)
298297lt0ne0d 11685 . 2 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
299218, 298, 231, 79ltlecasei 11224 1 (𝜑 → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395  w3o 1085  w3a 1086   = wceq 1540  wcel 2109  wne 2925  {ctp 4581   class class class wbr 5092  (class class class)co 7349  cc 11007  cr 11008  0cc0 11009  1c1 11010   + caddc 11012   · cmul 11014   < clt 11149  cle 11150  cmin 11347  -cneg 11348  cn 12128  2c2 12183  3c3 12184  4c4 12185  8c8 12189  0cn0 12384  cz 12471  cdc 12591  ..^cfzo 13557  cexp 13968  cdvds 16163
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pow 5304  ax-pr 5371  ax-un 7671  ax-cnex 11065  ax-resscn 11066  ax-1cn 11067  ax-icn 11068  ax-addcl 11069  ax-addrcl 11070  ax-mulcl 11071  ax-mulrcl 11072  ax-mulcom 11073  ax-addass 11074  ax-mulass 11075  ax-distr 11076  ax-i2m1 11077  ax-1ne0 11078  ax-1rid 11079  ax-rnegex 11080  ax-rrecex 11081  ax-cnre 11082  ax-pre-lttri 11083  ax-pre-lttrn 11084  ax-pre-ltadd 11085  ax-pre-mulgt0 11086
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3395  df-v 3438  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-tp 4582  df-op 4584  df-uni 4859  df-iun 4943  df-br 5093  df-opab 5155  df-mpt 5174  df-tr 5200  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6249  df-ord 6310  df-on 6311  df-lim 6312  df-suc 6313  df-iota 6438  df-fun 6484  df-fn 6485  df-f 6486  df-f1 6487  df-fo 6488  df-f1o 6489  df-fv 6490  df-riota 7306  df-ov 7352  df-oprab 7353  df-mpo 7354  df-om 7800  df-1st 7924  df-2nd 7925  df-frecs 8214  df-wrecs 8245  df-recs 8294  df-rdg 8332  df-er 8625  df-en 8873  df-dom 8874  df-sdom 8875  df-pnf 11151  df-mnf 11152  df-xr 11153  df-ltxr 11154  df-le 11155  df-sub 11349  df-neg 11350  df-div 11778  df-nn 12129  df-2 12191  df-3 12192  df-4 12193  df-5 12194  df-6 12195  df-7 12196  df-8 12197  df-9 12198  df-n0 12385  df-z 12472  df-dec 12592  df-uz 12736  df-rp 12894  df-fz 13411  df-fzo 13558  df-seq 13909  df-exp 13969  df-dvds 16164
This theorem is referenced by:  cos9thpiminplylem2  33756
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