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Theorem cos9thpiminplylem1 33778
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 7404 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → (𝑋↑3) = (0↑3))
3 3nn 12266 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℕ
43a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → 3 ∈ ℕ)
540expd 14110 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → (0↑3) = 0)
62, 5eqtrd 2765 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 0) → (𝑋↑3) = 0)
71oveq1d 7404 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 0) → (𝑋↑2) = (0↑2))
87oveq2d 7405 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → (-3 · (𝑋↑2)) = (-3 · (0↑2)))
9 2nn 12260 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℕ
109a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 0) → 2 ∈ ℕ)
11100expd 14110 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 0) → (0↑2) = 0)
1211oveq2d 7405 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → (-3 · (0↑2)) = (-3 · 0))
13 3nn0 12466 . . . . . . . . . . . . . . 15 3 ∈ ℕ0
1413a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 3 ∈ ℕ0)
1514nn0cnd 12511 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 3 ∈ ℂ)
1615adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 0) → 3 ∈ ℂ)
1716negcld 11526 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 0) → -3 ∈ ℂ)
1817mul01d 11379 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 0) → (-3 · 0) = 0)
198, 12, 183eqtrd 2769 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → (-3 · (𝑋↑2)) = 0)
2019oveq1d 7404 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 0) → ((-3 · (𝑋↑2)) + 1) = (0 + 1))
216, 20oveq12d 7407 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 0) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = (0 + (0 + 1)))
22 0cnd 11173 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → 0 ∈ ℂ)
23 1cnd 11175 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 0) → 1 ∈ ℂ)
2422, 23addcld 11199 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 0) → (0 + 1) ∈ ℂ)
2524addlidd 11381 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 0) → (0 + (0 + 1)) = (0 + 1))
26 1cnd 11175 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
2726addlidd 11381 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0 + 1) = 1)
2827adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 0) → (0 + 1) = 1)
2921, 25, 283eqtrd 2769 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 0) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = 1)
30 ax-1ne0 11143 . . . . . . 7 1 ≠ 0
3130a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 0) → 1 ≠ 0)
3229, 31eqnetrd 2993 . . . . 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 7404 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (𝑋↑3) = (1↑3))
36 3z 12572 . . . . . . . . . 10 3 ∈ ℤ
37 1exp 14062 . . . . . . . . . 10 (3 ∈ ℤ → (1↑3) = 1)
3836, 37mp1i 13 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (1↑3) = 1)
3935, 38eqtrd 2765 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → (𝑋↑3) = 1)
4034oveq1d 7404 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 1) → (𝑋↑2) = (1↑2))
4140oveq2d 7405 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 · (𝑋↑2)) = (-3 · (1↑2)))
42 sq1 14166 . . . . . . . . . . . 12 (1↑2) = 1
4342a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 1) → (1↑2) = 1)
4443oveq2d 7405 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 · (1↑2)) = (-3 · 1))
4515adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 1) → 3 ∈ ℂ)
4645negcld 11526 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 1) → -3 ∈ ℂ)
4746mulridd 11197 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 · 1) = -3)
4841, 44, 473eqtrd 2769 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 · (𝑋↑2)) = -3)
4948oveq1d 7404 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → ((-3 · (𝑋↑2)) + 1) = (-3 + 1))
5039, 49oveq12d 7407 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = (1 + (-3 + 1)))
51 1cnd 11175 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → 1 ∈ ℂ)
5246, 51addcomd 11382 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 + 1) = (1 + -3))
5351, 45negsubd 11545 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (1 + -3) = (1 − 3))
5452, 53eqtrd 2765 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → (-3 + 1) = (1 − 3))
5554oveq2d 7405 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 1) → (1 + (-3 + 1)) = (1 + (1 − 3)))
56 1p1e2 12312 . . . . . . . . . 10 (1 + 1) = 2
5756a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → (1 + 1) = 2)
5857oveq1d 7404 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → ((1 + 1) − 3) = (2 − 3))
5951, 51, 45addsubassd 11559 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → ((1 + 1) − 3) = (1 + (1 − 3)))
60 2cnd 12265 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → 2 ∈ ℂ)
6145, 60negsubdi2d 11555 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → -(3 − 2) = (2 − 3))
62 2p1e3 12329 . . . . . . . . . . . . 13 (2 + 1) = 3
6362a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 1) → (2 + 1) = 3)
6463eqcomd 2736 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 1) → 3 = (2 + 1))
6560, 51, 64mvrladdd 11597 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 1) → (3 − 2) = 1)
6665negeqd 11421 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 1) → -(3 − 2) = -1)
6761, 66eqtr3d 2767 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 1) → (2 − 3) = -1)
6858, 59, 673eqtr3d 2773 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 1) → (1 + (1 − 3)) = -1)
6950, 55, 683eqtrd 2769 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = -1)
70 neg1ne0 12303 . . . . . . 7 -1 ≠ 0
7170a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 1) → -1 ≠ 0)
7269, 71eqnetrd 2993 . . . . 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 7396 . . . . . . . . . 10 (𝑋 = 2 → (𝑋↑3) = (2↑3))
7574adantl 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → (𝑋↑3) = (2↑3))
76 cu2 14171 . . . . . . . . 9 (2↑3) = 8
7775, 76eqtrdi 2781 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → (𝑋↑3) = 8)
78 cos9thpiminplylem1.1 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑋 ∈ ℤ)
7978zred 12644 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
8079resqcld 14096 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℝ)
8180recnd 11208 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
8215, 81mulneg1d 11637 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (-3 · (𝑋↑2)) = -(3 · (𝑋↑2)))
8382adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → (-3 · (𝑋↑2)) = -(3 · (𝑋↑2)))
84 oveq1 7396 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋 = 2 → (𝑋↑2) = (2↑2))
8584adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 = 2) → (𝑋↑2) = (2↑2))
86 sq2 14168 . . . . . . . . . . . . 13 (2↑2) = 4
8785, 86eqtrdi 2781 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → (𝑋↑2) = 4)
8887oveq2d 7405 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → (3 · (𝑋↑2)) = (3 · 4))
8988negeqd 11421 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → -(3 · (𝑋↑2)) = -(3 · 4))
9015adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 = 2) → 3 ∈ ℂ)
91 4cn 12272 . . . . . . . . . . . . . 14 4 ∈ ℂ
9291a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 = 2) → 4 ∈ ℂ)
9390, 92mulcomd 11201 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → (3 · 4) = (4 · 3))
94 4t3e12 12753 . . . . . . . . . . . 12 (4 · 3) = 12
9593, 94eqtrdi 2781 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → (3 · 4) = 12)
9695negeqd 11421 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → -(3 · 4) = -12)
9783, 89, 963eqtrd 2769 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → (-3 · (𝑋↑2)) = -12)
9897oveq1d 7404 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → ((-3 · (𝑋↑2)) + 1) = (-12 + 1))
9977, 98oveq12d 7407 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 2) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = (8 + (-12 + 1)))
100 1nn0 12464 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ∈ ℕ0
101 2nn0 12465 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 ∈ ℕ0
102100, 101deccl 12670 . . . . . . . . . . . . . 14 12 ∈ ℕ0
103102a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 = 2) → 12 ∈ ℕ0)
104103nn0cnd 12511 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → 12 ∈ ℂ)
105104negcld 11526 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → -12 ∈ ℂ)
106 1cnd 11175 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → 1 ∈ ℂ)
107105, 106addcomd 11382 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → (-12 + 1) = (1 + -12))
108106, 104negsubd 11545 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → (1 + -12) = (1 − 12))
109107, 108eqtrd 2765 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → (-12 + 1) = (1 − 12))
110104, 106negsubdi2d 11555 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → -(12 − 1) = (1 − 12))
111100, 100deccl 12670 . . . . . . . . . . . . 13 11 ∈ ℕ0
112111a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → 11 ∈ ℕ0)
113112nn0cnd 12511 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → 11 ∈ ℂ)
114106, 113addcomd 11382 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 = 2) → (1 + 11) = (11 + 1))
115 eqid 2730 . . . . . . . . . . . . 13 11 = 11
116100, 100, 56, 115decsuc 12686 . . . . . . . . . . . 12 (11 + 1) = 12
117114, 116eqtr2di 2782 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → 12 = (1 + 11))
118106, 113, 117mvrladdd 11597 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → (12 − 1) = 11)
119118negeqd 11421 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → -(12 − 1) = -11)
120109, 110, 1193eqtr2d 2771 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → (-12 + 1) = -11)
121120oveq2d 7405 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 2) → (8 + (-12 + 1)) = (8 + -11))
122 8nn0 12471 . . . . . . . . . . 11 8 ∈ ℕ0
123122a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → 8 ∈ ℕ0)
124123nn0cnd 12511 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → 8 ∈ ℂ)
125124, 113negsubd 11545 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → (8 + -11) = (8 − 11))
126113, 124negsubdi2d 11555 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → -(11 − 8) = (8 − 11))
127 8p3e11 12736 . . . . . . . . . . . 12 (8 + 3) = 11
128127a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 = 2) → (8 + 3) = 11)
129128eqcomd 2736 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 = 2) → 11 = (8 + 3))
130124, 90, 129mvrladdd 11597 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 = 2) → (11 − 8) = 3)
131130negeqd 11421 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 = 2) → -(11 − 8) = -3)
132125, 126, 1313eqtr2d 2771 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 2) → (8 + -11) = -3)
13399, 121, 1323eqtrd 2769 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 2) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) = -3)
134 0red 11183 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
13514nn0red 12510 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 3 ∈ ℝ)
136 neg0 11474 . . . . . . . . . . 11 -0 = 0
137136a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → -0 = 0)
138 3pos 12292 . . . . . . . . . 10 0 < 3
139137, 138eqbrtrdi 5148 . . . . . . . . 9 (𝜑 → -0 < 3)
140134, 135, 139ltnegcon1d 11764 . . . . . . . 8 (𝜑 → -3 < 0)
141140adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 = 2) → -3 < 0)
142141lt0ne0d 11749 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = 2) → -3 ≠ 0)
143133, 142eqnetrd 2993 . . . . 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 12547 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 0 ∈ ℤ)
14736a1i 11 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 3 ∈ ℤ)
148 df-neg 11414 . . . . . . . . 9 -1 = (0 − 1)
149 simplr 768 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → -1 < 𝑋)
150148, 149eqbrtrrid 5145 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → (0 − 1) < 𝑋)
151 zlem1lt 12591 . . . . . . . . 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 13628 . . . . . . . 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 13719 . . . . . 6 (0..^3) = {0, 1, 2}
159157, 158eleqtrdi 2839 . . . . 5 (((𝜑 ∧ -1 < 𝑋) ∧ 𝑋 < 3) → 𝑋 ∈ {0, 1, 2})
160 eltpg 4652 . . . . . 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 14058 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋↑3) ∈ ℤ)
165164zred 12644 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑋↑3) ∈ ℝ)
166135renegcld 11611 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → -3 ∈ ℝ)
167166, 80remulcld 11210 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (-3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ)
168165, 167readdcld 11209 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ∈ ℝ)
169168adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ∈ ℝ)
170 1red 11181 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 1 ∈ ℝ)
17180adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (𝑋↑2) ∈ ℝ)
17279, 135resubcld 11612 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋 − 3) ∈ ℝ)
173172adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (𝑋 − 3) ∈ ℝ)
17479adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 𝑋 ∈ ℝ)
175174sqge0d 14108 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ≤ (𝑋↑2))
176135adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 3 ∈ ℝ)
177 0red 11183 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ∈ ℝ)
178 simpr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 3 ≤ 𝑋)
17979recnd 11208 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
180179subid1d 11528 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋 − 0) = 𝑋)
181180adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (𝑋 − 0) = 𝑋)
182178, 181breqtrrd 5137 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 3 ≤ (𝑋 − 0))
183176, 174, 177, 182lesubd 11788 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ≤ (𝑋 − 3))
184171, 173, 175, 183mulge0d 11761 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ≤ ((𝑋↑2) · (𝑋 − 3)))
18581, 179, 15subdid 11640 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑋↑2) · (𝑋 − 3)) = (((𝑋↑2) · 𝑋) − ((𝑋↑2) · 3)))
18681, 179mulcld 11200 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑋↑2) · 𝑋) ∈ ℂ)
18781, 15mulcld 11200 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑋↑2) · 3) ∈ ℂ)
188186, 187negsubd 11545 . . . . . . . . . 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 14119 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋↑(2 + 1)) = ((𝑋↑2) · (𝑋↑1)))
19262a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (2 + 1) = 3)
193192oveq2d 7405 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋↑(2 + 1)) = (𝑋↑3))
194179exp1d 14112 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋↑1) = 𝑋)
195194oveq2d 7405 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑋↑2) · (𝑋↑1)) = ((𝑋↑2) · 𝑋))
196191, 193, 1953eqtr3rd 2774 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑋↑2) · 𝑋) = (𝑋↑3))
19781, 15mulcomd 11201 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑋↑2) · 3) = (3 · (𝑋↑2)))
198197negeqd 11421 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → -((𝑋↑2) · 3) = -(3 · (𝑋↑2)))
199198, 82eqtr4d 2768 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → -((𝑋↑2) · 3) = (-3 · (𝑋↑2)))
200196, 199oveq12d 7407 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝑋↑2) · 𝑋) + -((𝑋↑2) · 3)) = ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))))
201185, 188, 2003eqtr2d 2771 . . . . . . . . 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 5135 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 ≤ ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))))
204 0lt1 11706 . . . . . . . 8 0 < 1
205204a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 < 1)
206169, 170, 203, 205addgegt0d 11757 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 < (((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) + 1))
207165recnd 11208 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋↑3) ∈ ℂ)
208207adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (𝑋↑3) ∈ ℂ)
209167recnd 11208 . . . . . . . 8 (𝜑 → (-3 · (𝑋↑2)) ∈ ℂ)
210209adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (-3 · (𝑋↑2)) ∈ ℂ)
211 1cnd 11175 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 1 ∈ ℂ)
212208, 210, 211addassd 11202 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → (((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) + 1) = ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)))
213206, 212breqtrd 5135 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 3 ≤ 𝑋) → 0 < ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)))
214213gt0ne0d 11748 . . . 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 11288 . 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 11181 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 1 ∈ ℝ)
222220, 221readdcld 11209 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((-3 · (𝑋↑2)) + 1) ∈ ℝ)
223219, 222readdcld 11209 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ∈ ℝ)
224166adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -3 ∈ ℝ)
225 0red 11183 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 0 ∈ ℝ)
226219, 220readdcld 11209 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ∈ ℝ)
227 4re 12271 . . . . . . . 8 4 ∈ ℝ
228227a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 4 ∈ ℝ)
229228renegcld 11611 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -4 ∈ ℝ)
230 1red 11181 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
231230renegcld 11611 . . . . . . . . 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 16347 . . . . . . . . . . 11 ¬ 2 ∥ 3
236235a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ¬ 2 ∥ 3)
237 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 𝑋 ≤ -1)
238233, 232, 234, 236, 237oexpled 32778 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑3) ≤ (-1↑3))
239 m1expo 16351 . . . . . . . . . 10 ((3 ∈ ℤ ∧ ¬ 2 ∥ 3) → (-1↑3) = -1)
24036, 236, 239sylancr 587 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-1↑3) = -1)
241238, 240breqtrd 5135 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑3) ≤ -1)
242234nncnd 12203 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 3 ∈ ℂ)
24381adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑2) ∈ ℂ)
244242, 243mulneg1d 11637 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-3 · (𝑋↑2)) = -(3 · (𝑋↑2)))
245135adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 3 ∈ ℝ)
246135, 80remulcld 11210 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ)
247246adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (3 · (𝑋↑2)) ∈ ℝ)
24880adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (𝑋↑2) ∈ ℝ)
24913nn0ge0i 12475 . . . . . . . . . . . 12 0 ≤ 3
250249a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 0 ≤ 3)
251233, 221, 237lenegcon2d 11767 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 1 ≤ -𝑋)
252233renegcld 11611 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -𝑋 ∈ ℝ)
253 0le1 11707 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ≤ 1
254253a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 0 ≤ 1)
255 neg1rr 12302 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 -1 ∈ ℝ
256 0re 11182 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 0 ∈ ℝ
257 neg1lt0 12304 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 -1 < 0
258255, 256, 257ltleii 11303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -1 ≤ 0
259258a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -1 ≤ 0)
260233, 232, 225, 237, 259letrd 11337 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 𝑋 ≤ 0)
261 leneg 11687 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 5145 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 0 ≤ -𝑋)
265221, 252, 254, 264le2sqd 14228 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1 ≤ -𝑋 ↔ (1↑2) ≤ (-𝑋↑2)))
266251, 265mpbid 232 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1↑2) ≤ (-𝑋↑2))
267233recnd 11208 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 𝑋 ∈ ℂ)
268267sqnegd 14087 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-𝑋↑2) = (𝑋↑2))
269266, 268breqtrd 5135 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1↑2) ≤ (𝑋↑2))
27042, 269eqbrtrrid 5145 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 1 ≤ (𝑋↑2))
271245, 248, 250, 270lemulge11d 12126 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 3 ≤ (3 · (𝑋↑2)))
272 leneg 11687 . . . . . . . . . . 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 5131 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-3 · (𝑋↑2)) ≤ -3)
276219, 220, 232, 224, 241, 275le2addd 11803 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ≤ (-1 + -3))
277 1cnd 11175 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → 1 ∈ ℂ)
278277, 242negdid 11552 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -(1 + 3) = (-1 + -3))
279277, 242addcomd 11382 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1 + 3) = (3 + 1))
280 3p1e4 12332 . . . . . . . . . 10 (3 + 1) = 4
281279, 280eqtrdi 2781 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (1 + 3) = 4)
282281negeqd 11421 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -(1 + 3) = -4)
283278, 282eqtr3d 2767 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-1 + -3) = -4)
284276, 283breqtrd 5135 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) ≤ -4)
285226, 229, 221, 284leadd1dd 11798 . . . . 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 11202 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (((𝑋↑3) + (-3 · (𝑋↑2))) + 1) = ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)))
289 ax-1cn 11132 . . . . . . . 8 1 ∈ ℂ
29091, 289negsubdii 11513 . . . . . . 7 -(4 − 1) = (-4 + 1)
291 4m1e3 12316 . . . . . . . 8 (4 − 1) = 3
292291negeqi 11420 . . . . . . 7 -(4 − 1) = -3
293290, 292eqtr3i 2755 . . . . . 6 (-4 + 1) = -3
294293a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → (-4 + 1) = -3)
295285, 288, 2943brtr3d 5140 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≤ -3)
296140adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → -3 < 0)
297223, 224, 225, 295, 296lelttrd 11338 . . 3 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) < 0)
298297lt0ne0d 11749 . 2 ((𝜑𝑋 ≤ -1) → ((𝑋↑3) + ((-3 · (𝑋↑2)) + 1)) ≠ 0)
299218, 298, 231, 79ltlecasei 11288 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 2926  {ctp 4595   class class class wbr 5109  (class class class)co 7389  cc 11072  cr 11073  0cc0 11074  1c1 11075   + caddc 11077   · cmul 11079   < clt 11214  cle 11215  cmin 11411  -cneg 11412  cn 12187  2c2 12242  3c3 12243  4c4 12244  8c8 12248  0cn0 12448  cz 12535  cdc 12655  ..^cfzo 13621  cexp 14032  cdvds 16228
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 2702  ax-sep 5253  ax-nul 5263  ax-pow 5322  ax-pr 5389  ax-un 7713  ax-cnex 11130  ax-resscn 11131  ax-1cn 11132  ax-icn 11133  ax-addcl 11134  ax-addrcl 11135  ax-mulcl 11136  ax-mulrcl 11137  ax-mulcom 11138  ax-addass 11139  ax-mulass 11140  ax-distr 11141  ax-i2m1 11142  ax-1ne0 11143  ax-1rid 11144  ax-rnegex 11145  ax-rrecex 11146  ax-cnre 11147  ax-pre-lttri 11148  ax-pre-lttrn 11149  ax-pre-ltadd 11150  ax-pre-mulgt0 11151
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 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3756  df-csb 3865  df-dif 3919  df-un 3921  df-in 3923  df-ss 3933  df-pss 3936  df-nul 4299  df-if 4491  df-pw 4567  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4874  df-iun 4959  df-br 5110  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5535  df-eprel 5540  df-po 5548  df-so 5549  df-fr 5593  df-we 5595  df-xp 5646  df-rel 5647  df-cnv 5648  df-co 5649  df-dm 5650  df-rn 5651  df-res 5652  df-ima 5653  df-pred 6276  df-ord 6337  df-on 6338  df-lim 6339  df-suc 6340  df-iota 6466  df-fun 6515  df-fn 6516  df-f 6517  df-f1 6518  df-fo 6519  df-f1o 6520  df-fv 6521  df-riota 7346  df-ov 7392  df-oprab 7393  df-mpo 7394  df-om 7845  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8380  df-er 8673  df-en 8921  df-dom 8922  df-sdom 8923  df-pnf 11216  df-mnf 11217  df-xr 11218  df-ltxr 11219  df-le 11220  df-sub 11413  df-neg 11414  df-div 11842  df-nn 12188  df-2 12250  df-3 12251  df-4 12252  df-5 12253  df-6 12254  df-7 12255  df-8 12256  df-9 12257  df-n0 12449  df-z 12536  df-dec 12656  df-uz 12800  df-rp 12958  df-fz 13475  df-fzo 13622  df-seq 13973  df-exp 14033  df-dvds 16229
This theorem is referenced by:  cos9thpiminplylem2  33779
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