Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  cos9thpiminplylem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cos9thpiminplylem3 34119
Description: Lemma for cos9thpiminply 34123. (Contributed by Thierry Arnoux, 14-Nov-2025.)
Hypothesis
Ref Expression
cos9thpiminplylem3.1 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
Assertion
Ref Expression
cos9thpiminplylem3 ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0

Proof of Theorem cos9thpiminplylem3
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cos9thpiminplylem3.1 . . . . . 6 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
2 ax-icn 11159 . . . . . . . . . 10 i ∈ ℂ
32a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → i ∈ ℂ)
4 2cnd 12319 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
5 picn 26587 . . . . . . . . . . 11 π ∈ ℂ
65a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → π ∈ ℂ)
74, 6mulcld 11229 . . . . . . . . 9 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
83, 7mulcld 11229 . . . . . . . 8 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
9 3cn 12322 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
109a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
11 3ne0 12350 . . . . . . . . 9 3 ≠ 0
1211a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ≠ 0)
138, 10, 12divcld 11991 . . . . . . 7 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1413efcld 16137 . . . . . 6 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
151, 14eqeltrid 2873 . . . . 5 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
1615sqcld 14180 . . . 4 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
17 1cnd 11202 . . . . 5 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
1815, 17addcld 11228 . . . 4 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
1916, 18addcomd 11412 . . 3 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)))
2015, 17addcomd 11412 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 + 1) = (1 + 𝑂))
2120oveq1d 7426 . . . 4 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
22 oveq2 7419 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑0))
2315mptru 1574 . . . . . . . 8 𝑂 ∈ ℂ
2423a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → 𝑂 ∈ ℂ)
2524exp0d 14176 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂↑0) = 1)
2622, 25eqtrd 2804 . . . . 5 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = 1)
27 oveq2 7419 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑1))
2823a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → 𝑂 ∈ ℂ)
2928exp1d 14177 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂↑1) = 𝑂)
3027, 29eqtrd 2804 . . . . 5 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = 𝑂)
31 oveq2 7419 . . . . 5 (𝑛 = 2 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑2))
3217, 15, 163jca 1144 . . . . 5 (⊤ → (1 ∈ ℂ ∧ 𝑂 ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ))
33 0cnd 11199 . . . . . 6 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
3433, 17, 43jca 1144 . . . . 5 (⊤ → (0 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ))
35 ax-1ne0 11169 . . . . . . 7 1 ≠ 0
3635a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 1 ≠ 0)
3736necomd 3019 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 1)
38 2ne0 12347 . . . . . . 7 2 ≠ 0
3938a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ≠ 0)
4039necomd 3019 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 2)
41 1ne2 12451 . . . . . 6 1 ≠ 2
4241a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 2)
4326, 30, 31, 32, 34, 37, 40, 42sumtp 15800 . . . 4 (⊤ → Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
44 3m1e2 12368 . . . . . . . 8 (3 − 1) = 2
4544oveq2i 7422 . . . . . . 7 (0...(3 − 1)) = (0...2)
46 fz0tp 13656 . . . . . . 7 (0...2) = {0, 1, 2}
4745, 46eqtri 2792 . . . . . 6 (0...(3 − 1)) = {0, 1, 2}
4847sumeq1i 15748 . . . . 5 Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛)
491a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
50 ine0 11649 . . . . . . . . . . . . . 14 i ≠ 0
5150a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → i ≠ 0)
52 pine0 26591 . . . . . . . . . . . . . . 15 π ≠ 0
5352a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → π ≠ 0)
544, 6, 39, 53mulne0d 11866 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (2 · π) ≠ 0)
553, 7, 51, 54mulne0d 11866 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (i · (2 · π)) ≠ 0)
568, 10, 8, 12, 55divdiv32d 12016 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) = (((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) / 3))
578, 55dividd 11989 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) = 1)
5857oveq1d 7426 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) / 3) = (1 / 3))
5956, 58eqtrd 2804 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) = (1 / 3))
60 3re 12321 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℝ
6160a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
62 1lt3 12416 . . . . . . . . . . . 12 1 < 3
6362a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 1 < 3)
64 recnz 12671 . . . . . . . . . . 11 ((3 ∈ ℝ ∧ 1 < 3) → ¬ (1 / 3) ∈ ℤ)
6561, 63, 64syl2anc 595 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ¬ (1 / 3) ∈ ℤ)
6659, 65eqneltrd 2889 . . . . . . . . 9 (⊤ → ¬ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ)
67 efeq1 26659 . . . . . . . . . . 11 (((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ → ((exp‘((i · (2 · π)) / 3)) = 1 ↔ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ))
6867necon3abid 3000 . . . . . . . . . 10 (((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ → ((exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 1 ↔ ¬ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ))
6968biimpar 482 . . . . . . . . 9 ((((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ ∧ ¬ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ) → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 1)
7013, 66, 69syl2anc 595 . . . . . . . 8 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 1)
7149, 70eqnetrd 3031 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑂 ≠ 1)
72 3nn0 12522 . . . . . . . 8 3 ∈ ℕ0
7372a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7415, 71, 73geoser 15921 . . . . . 6 (⊤ → Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)))
7549oveq1d 7426 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝑂↑3) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
7673nn0zd 12616 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℤ)
77 efexp 16157 . . . . . . . . . . 11 ((((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℤ) → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
7813, 76, 77syl2anc 595 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
798, 10, 12divcan2d 11993 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (3 · ((i · (2 · π)) / 3)) = (i · (2 · π)))
8079fveq2d 6886 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = (exp‘(i · (2 · π))))
81 ef2pi 26608 . . . . . . . . . . 11 (exp‘(i · (2 · π))) = 1
8280, 81eqtrdi 2820 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = 1)
8375, 78, 823eqtr2d 2810 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝑂↑3) = 1)
8483oveq2d 7427 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = (1 − 1))
85 1m1e0 12313 . . . . . . . 8 (1 − 1) = 0
8684, 85eqtrdi 2820 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = 0)
8786oveq1d 7426 . . . . . 6 (⊤ → ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)) = (0 / (1 − 𝑂)))
8817, 15subcld 11569 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ∈ ℂ)
8971necomd 3019 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 ≠ 𝑂)
9017, 15, 89subne0d 11578 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ≠ 0)
9188, 90div0d 11990 . . . . . 6 (⊤ → (0 / (1 − 𝑂)) = 0)
9274, 87, 913eqtrd 2808 . . . . 5 (⊤ → Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = 0)
9348, 92eqtr3id 2818 . . . 4 (⊤ → Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛) = 0)
9421, 43, 933eqtr2d 2810 . . 3 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0)
9519, 94eqtrd 2804 . 2 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0)
9695mptru 1574 1 ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3   = wceq 1567  wtru 1568  wcel 2149  wne 2964  {ctp 4598   class class class wbr 5113  cfv 6537  (class class class)co 7411  cc 11098  cr 11099  0cc0 11100  1c1 11101  ici 11102   + caddc 11103   · cmul 11105   < clt 11243  cmin 11441   / cdiv 11871  2c2 12295  3c3 12296  0cn0 12504  cz 12591  ...cfz 13535  cexp 14097  Σcsu 15737  expce 16115  πcpi 16120
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-inf2 9610  ax-cnex 11156  ax-resscn 11157  ax-1cn 11158  ax-icn 11159  ax-addcl 11160  ax-addrcl 11161  ax-mulcl 11162  ax-mulrcl 11163  ax-mulcom 11164  ax-addass 11165  ax-mulass 11166  ax-distr 11167  ax-i2m1 11168  ax-1ne0 11169  ax-1rid 11170  ax-rnegex 11171  ax-rrecex 11172  ax-cnre 11173  ax-pre-lttri 11174  ax-pre-lttrn 11175  ax-pre-ltadd 11176  ax-pre-mulgt0 11177  ax-pre-sup 11178  ax-addf 11179
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4877  df-int 4917  df-iun 4962  df-iin 4963  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-se 5616  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  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-isom 6546  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7675  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-supp 8157  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-1o 8453  df-2o 8454  df-er 8694  df-map 8826  df-pm 8827  df-ixp 8896  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947  df-fsupp 9322  df-fi 9371  df-sup 9402  df-inf 9403  df-oi 9472  df-card 9925  df-pnf 11245  df-mnf 11246  df-xr 11247  df-ltxr 11248  df-le 11249  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11872  df-nn 12234  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-7 12308  df-8 12309  df-9 12310  df-n0 12505  df-z 12592  df-dec 12712  df-uz 12863  df-q 12973  df-rp 13017  df-xneg 13137  df-xadd 13138  df-xmul 13139  df-ioo 13376  df-ioc 13377  df-ico 13378  df-icc 13379  df-fz 13536  df-fzo 13683  df-fl 13825  df-mod 13903  df-seq 14038  df-exp 14098  df-fac 14310  df-bc 14339  df-hash 14367  df-shft 15104  df-cj 15150  df-re 15151  df-im 15152  df-sqrt 15286  df-abs 15287  df-limsup 15522  df-clim 15539  df-rlim 15540  df-sum 15738  df-ef 16121  df-sin 16123  df-cos 16124  df-pi 16126  df-struct 17207  df-sets 17224  df-slot 17242  df-ndx 17254  df-base 17270  df-ress 17291  df-plusg 17323  df-mulr 17324  df-starv 17325  df-sca 17326  df-vsca 17327  df-ip 17328  df-tset 17329  df-ple 17330  df-ds 17332  df-unif 17333  df-hom 17334  df-cco 17335  df-rest 17475  df-topn 17476  df-0g 17494  df-gsum 17495  df-topgen 17496  df-pt 17497  df-prds 17500  df-xrs 17556  df-qtop 17561  df-imas 17562  df-xps 17564  df-mre 17638  df-mrc 17639  df-acs 17641  df-mgm 18698  df-sgrp 18777  df-mnd 18793  df-submnd 18842  df-mulg 19134  df-cntz 19387  df-cmn 19852  df-psmet 21483  df-xmet 21484  df-met 21485  df-bl 21486  df-mopn 21487  df-fbas 21488  df-fg 21489  df-cnfld 21492  df-top 23020  df-topon 23037  df-topsp 23059  df-bases 23072  df-cld 23145  df-ntr 23146  df-cls 23147  df-nei 23224  df-lp 23262  df-perf 23263  df-cn 23353  df-cnp 23354  df-haus 23441  df-tx 23688  df-hmeo 23881  df-fil 23972  df-fm 24064  df-flim 24065  df-flf 24066  df-xms 24446  df-ms 24447  df-tms 24448  df-cncf 25006  df-limc 25994  df-dv 25995
This theorem is referenced by:  cos9thpiminplylem4  34120  cos9thpinconstrlem1  34124
  Copyright terms: Public domain W3C validator