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 33774
Description: Lemma for cos9thpiminply 33778. (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 11127 . . . . . . . . . 10 i ∈ ℂ
32a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → i ∈ ℂ)
4 2cnd 12264 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
5 picn 26367 . . . . . . . . . . 11 π ∈ ℂ
65a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → π ∈ ℂ)
74, 6mulcld 11194 . . . . . . . . 9 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
83, 7mulcld 11194 . . . . . . . 8 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
9 3cn 12267 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
109a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
11 3ne0 12292 . . . . . . . . 9 3 ≠ 0
1211a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ≠ 0)
138, 10, 12divcld 11958 . . . . . . 7 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1413efcld 16049 . . . . . 6 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
151, 14eqeltrid 2832 . . . . 5 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
1615sqcld 14109 . . . 4 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
17 1cnd 11169 . . . . 5 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
1815, 17addcld 11193 . . . 4 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
1916, 18addcomd 11376 . . 3 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)))
2015, 17addcomd 11376 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 + 1) = (1 + 𝑂))
2120oveq1d 7402 . . . 4 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
22 oveq2 7395 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑0))
2315mptru 1547 . . . . . . . 8 𝑂 ∈ ℂ
2423a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → 𝑂 ∈ ℂ)
2524exp0d 14105 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂↑0) = 1)
2622, 25eqtrd 2764 . . . . 5 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = 1)
27 oveq2 7395 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑1))
2823a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → 𝑂 ∈ ℂ)
2928exp1d 14106 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂↑1) = 𝑂)
3027, 29eqtrd 2764 . . . . 5 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = 𝑂)
31 oveq2 7395 . . . . 5 (𝑛 = 2 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑2))
3217, 15, 163jca 1128 . . . . 5 (⊤ → (1 ∈ ℂ ∧ 𝑂 ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ))
33 0cnd 11167 . . . . . 6 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
3433, 17, 43jca 1128 . . . . 5 (⊤ → (0 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ))
35 ax-1ne0 11137 . . . . . . 7 1 ≠ 0
3635a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 1 ≠ 0)
3736necomd 2980 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 1)
38 2ne0 12290 . . . . . . 7 2 ≠ 0
3938a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ≠ 0)
4039necomd 2980 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 2)
41 1ne2 12389 . . . . . 6 1 ≠ 2
4241a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 2)
4326, 30, 31, 32, 34, 37, 40, 42sumtp 15715 . . . 4 (⊤ → Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
44 3m1e2 12309 . . . . . . . 8 (3 − 1) = 2
4544oveq2i 7398 . . . . . . 7 (0...(3 − 1)) = (0...2)
46 fz0tp 13589 . . . . . . 7 (0...2) = {0, 1, 2}
4745, 46eqtri 2752 . . . . . 6 (0...(3 − 1)) = {0, 1, 2}
4847sumeq1i 15663 . . . . 5 Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛)
491a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
50 ine0 11613 . . . . . . . . . . . . . 14 i ≠ 0
5150a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → i ≠ 0)
52 pine0 26369 . . . . . . . . . . . . . . 15 π ≠ 0
5352a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → π ≠ 0)
544, 6, 39, 53mulne0d 11830 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (2 · π) ≠ 0)
553, 7, 51, 54mulne0d 11830 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (i · (2 · π)) ≠ 0)
568, 10, 8, 12, 55divdiv32d 11983 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) = (((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) / 3))
578, 55dividd 11956 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) = 1)
5857oveq1d 7402 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) / 3) = (1 / 3))
5956, 58eqtrd 2764 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) = (1 / 3))
60 3re 12266 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℝ
6160a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
62 1lt3 12354 . . . . . . . . . . . 12 1 < 3
6362a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 1 < 3)
64 recnz 12609 . . . . . . . . . . 11 ((3 ∈ ℝ ∧ 1 < 3) → ¬ (1 / 3) ∈ ℤ)
6561, 63, 64syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ¬ (1 / 3) ∈ ℤ)
6659, 65eqneltrd 2848 . . . . . . . . 9 (⊤ → ¬ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ)
67 efeq1 26437 . . . . . . . . . . 11 (((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ → ((exp‘((i · (2 · π)) / 3)) = 1 ↔ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ))
6867necon3abid 2961 . . . . . . . . . 10 (((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ → ((exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 1 ↔ ¬ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ))
6968biimpar 477 . . . . . . . . 9 ((((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ ∧ ¬ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ) → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 1)
7013, 66, 69syl2anc 584 . . . . . . . 8 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 1)
7149, 70eqnetrd 2992 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑂 ≠ 1)
72 3nn0 12460 . . . . . . . 8 3 ∈ ℕ0
7372a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7415, 71, 73geoser 15833 . . . . . 6 (⊤ → Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)))
7549oveq1d 7402 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝑂↑3) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
7673nn0zd 12555 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℤ)
77 efexp 16069 . . . . . . . . . . 11 ((((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℤ) → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
7813, 76, 77syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
798, 10, 12divcan2d 11960 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (3 · ((i · (2 · π)) / 3)) = (i · (2 · π)))
8079fveq2d 6862 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = (exp‘(i · (2 · π))))
81 ef2pi 26386 . . . . . . . . . . 11 (exp‘(i · (2 · π))) = 1
8280, 81eqtrdi 2780 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = 1)
8375, 78, 823eqtr2d 2770 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝑂↑3) = 1)
8483oveq2d 7403 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = (1 − 1))
85 1m1e0 12258 . . . . . . . 8 (1 − 1) = 0
8684, 85eqtrdi 2780 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = 0)
8786oveq1d 7402 . . . . . 6 (⊤ → ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)) = (0 / (1 − 𝑂)))
8817, 15subcld 11533 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ∈ ℂ)
8971necomd 2980 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 ≠ 𝑂)
9017, 15, 89subne0d 11542 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ≠ 0)
9188, 90div0d 11957 . . . . . 6 (⊤ → (0 / (1 − 𝑂)) = 0)
9274, 87, 913eqtrd 2768 . . . . 5 (⊤ → Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = 0)
9348, 92eqtr3id 2778 . . . 4 (⊤ → Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛) = 0)
9421, 43, 933eqtr2d 2770 . . 3 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0)
9519, 94eqtrd 2764 . 2 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0)
9695mptru 1547 1 ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3   = wceq 1540  wtru 1541  wcel 2109  wne 2925  {ctp 4593   class class class wbr 5107  cfv 6511  (class class class)co 7387  cc 11066  cr 11067  0cc0 11068  1c1 11069  ici 11070   + caddc 11071   · cmul 11073   < clt 11208  cmin 11405   / cdiv 11835  2c2 12241  3c3 12242  0cn0 12442  cz 12529  ...cfz 13468  cexp 14026  Σcsu 15652  expce 16027  πcpi 16032
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-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711  ax-inf2 9594  ax-cnex 11124  ax-resscn 11125  ax-1cn 11126  ax-icn 11127  ax-addcl 11128  ax-addrcl 11129  ax-mulcl 11130  ax-mulrcl 11131  ax-mulcom 11132  ax-addass 11133  ax-mulass 11134  ax-distr 11135  ax-i2m1 11136  ax-1ne0 11137  ax-1rid 11138  ax-rnegex 11139  ax-rrecex 11140  ax-cnre 11141  ax-pre-lttri 11142  ax-pre-lttrn 11143  ax-pre-ltadd 11144  ax-pre-mulgt0 11145  ax-pre-sup 11146  ax-addf 11147
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 3354  df-reu 3355  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-pss 3934  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4872  df-int 4911  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5533  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5591  df-se 5592  df-we 5593  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-pred 6274  df-ord 6335  df-on 6336  df-lim 6337  df-suc 6338  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-f1 6516  df-fo 6517  df-f1o 6518  df-fv 6519  df-isom 6520  df-riota 7344  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-of 7653  df-om 7843  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-supp 8140  df-frecs 8260  df-wrecs 8291  df-recs 8340  df-rdg 8378  df-1o 8434  df-2o 8435  df-er 8671  df-map 8801  df-pm 8802  df-ixp 8871  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-fin 8922  df-fsupp 9313  df-fi 9362  df-sup 9393  df-inf 9394  df-oi 9463  df-card 9892  df-pnf 11210  df-mnf 11211  df-xr 11212  df-ltxr 11213  df-le 11214  df-sub 11407  df-neg 11408  df-div 11836  df-nn 12187  df-2 12249  df-3 12250  df-4 12251  df-5 12252  df-6 12253  df-7 12254  df-8 12255  df-9 12256  df-n0 12443  df-z 12530  df-dec 12650  df-uz 12794  df-q 12908  df-rp 12952  df-xneg 13072  df-xadd 13073  df-xmul 13074  df-ioo 13310  df-ioc 13311  df-ico 13312  df-icc 13313  df-fz 13469  df-fzo 13616  df-fl 13754  df-mod 13832  df-seq 13967  df-exp 14027  df-fac 14239  df-bc 14268  df-hash 14296  df-shft 15033  df-cj 15065  df-re 15066  df-im 15067  df-sqrt 15201  df-abs 15202  df-limsup 15437  df-clim 15454  df-rlim 15455  df-sum 15653  df-ef 16033  df-sin 16035  df-cos 16036  df-pi 16038  df-struct 17117  df-sets 17134  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-ress 17201  df-plusg 17233  df-mulr 17234  df-starv 17235  df-sca 17236  df-vsca 17237  df-ip 17238  df-tset 17239  df-ple 17240  df-ds 17242  df-unif 17243  df-hom 17244  df-cco 17245  df-rest 17385  df-topn 17386  df-0g 17404  df-gsum 17405  df-topgen 17406  df-pt 17407  df-prds 17410  df-xrs 17465  df-qtop 17470  df-imas 17471  df-xps 17473  df-mre 17547  df-mrc 17548  df-acs 17550  df-mgm 18567  df-sgrp 18646  df-mnd 18662  df-submnd 18711  df-mulg 19000  df-cntz 19249  df-cmn 19712  df-psmet 21256  df-xmet 21257  df-met 21258  df-bl 21259  df-mopn 21260  df-fbas 21261  df-fg 21262  df-cnfld 21265  df-top 22781  df-topon 22798  df-topsp 22820  df-bases 22833  df-cld 22906  df-ntr 22907  df-cls 22908  df-nei 22985  df-lp 23023  df-perf 23024  df-cn 23114  df-cnp 23115  df-haus 23202  df-tx 23449  df-hmeo 23642  df-fil 23733  df-fm 23825  df-flim 23826  df-flf 23827  df-xms 24208  df-ms 24209  df-tms 24210  df-cncf 24771  df-limc 25767  df-dv 25768
This theorem is referenced by:  cos9thpiminplylem4  33775  cos9thpinconstrlem1  33779
  Copyright terms: Public domain W3C validator