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 33797
Description: Lemma for cos9thpiminply 33801. (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 11065 . . . . . . . . . 10 i ∈ ℂ
32a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → i ∈ ℂ)
4 2cnd 12203 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
5 picn 26394 . . . . . . . . . . 11 π ∈ ℂ
65a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → π ∈ ℂ)
74, 6mulcld 11132 . . . . . . . . 9 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
83, 7mulcld 11132 . . . . . . . 8 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
9 3cn 12206 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
109a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
11 3ne0 12231 . . . . . . . . 9 3 ≠ 0
1211a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ≠ 0)
138, 10, 12divcld 11897 . . . . . . 7 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1413efcld 15990 . . . . . 6 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
151, 14eqeltrid 2835 . . . . 5 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
1615sqcld 14051 . . . 4 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
17 1cnd 11107 . . . . 5 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
1815, 17addcld 11131 . . . 4 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
1916, 18addcomd 11315 . . 3 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)))
2015, 17addcomd 11315 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 + 1) = (1 + 𝑂))
2120oveq1d 7361 . . . 4 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
22 oveq2 7354 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑0))
2315mptru 1548 . . . . . . . 8 𝑂 ∈ ℂ
2423a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → 𝑂 ∈ ℂ)
2524exp0d 14047 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂↑0) = 1)
2622, 25eqtrd 2766 . . . . 5 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = 1)
27 oveq2 7354 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑1))
2823a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → 𝑂 ∈ ℂ)
2928exp1d 14048 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂↑1) = 𝑂)
3027, 29eqtrd 2766 . . . . 5 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = 𝑂)
31 oveq2 7354 . . . . 5 (𝑛 = 2 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑2))
3217, 15, 163jca 1128 . . . . 5 (⊤ → (1 ∈ ℂ ∧ 𝑂 ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ))
33 0cnd 11105 . . . . . 6 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
3433, 17, 43jca 1128 . . . . 5 (⊤ → (0 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ))
35 ax-1ne0 11075 . . . . . . 7 1 ≠ 0
3635a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 1 ≠ 0)
3736necomd 2983 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 1)
38 2ne0 12229 . . . . . . 7 2 ≠ 0
3938a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ≠ 0)
4039necomd 2983 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 2)
41 1ne2 12328 . . . . . 6 1 ≠ 2
4241a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 2)
4326, 30, 31, 32, 34, 37, 40, 42sumtp 15656 . . . 4 (⊤ → Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
44 3m1e2 12248 . . . . . . . 8 (3 − 1) = 2
4544oveq2i 7357 . . . . . . 7 (0...(3 − 1)) = (0...2)
46 fz0tp 13528 . . . . . . 7 (0...2) = {0, 1, 2}
4745, 46eqtri 2754 . . . . . 6 (0...(3 − 1)) = {0, 1, 2}
4847sumeq1i 15604 . . . . 5 Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛)
491a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
50 ine0 11552 . . . . . . . . . . . . . 14 i ≠ 0
5150a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → i ≠ 0)
52 pine0 26396 . . . . . . . . . . . . . . 15 π ≠ 0
5352a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → π ≠ 0)
544, 6, 39, 53mulne0d 11769 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (2 · π) ≠ 0)
553, 7, 51, 54mulne0d 11769 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (i · (2 · π)) ≠ 0)
568, 10, 8, 12, 55divdiv32d 11922 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) = (((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) / 3))
578, 55dividd 11895 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) = 1)
5857oveq1d 7361 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) / 3) = (1 / 3))
5956, 58eqtrd 2766 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) = (1 / 3))
60 3re 12205 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℝ
6160a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
62 1lt3 12293 . . . . . . . . . . . 12 1 < 3
6362a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 1 < 3)
64 recnz 12548 . . . . . . . . . . 11 ((3 ∈ ℝ ∧ 1 < 3) → ¬ (1 / 3) ∈ ℤ)
6561, 63, 64syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ¬ (1 / 3) ∈ ℤ)
6659, 65eqneltrd 2851 . . . . . . . . 9 (⊤ → ¬ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ)
67 efeq1 26464 . . . . . . . . . . 11 (((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ → ((exp‘((i · (2 · π)) / 3)) = 1 ↔ (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) ∈ ℤ))
6867necon3abid 2964 . . . . . . . . . 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 2995 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑂 ≠ 1)
72 3nn0 12399 . . . . . . . 8 3 ∈ ℕ0
7372a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7415, 71, 73geoser 15774 . . . . . 6 (⊤ → Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)))
7549oveq1d 7361 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝑂↑3) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
7673nn0zd 12494 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℤ)
77 efexp 16010 . . . . . . . . . . 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 11899 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (3 · ((i · (2 · π)) / 3)) = (i · (2 · π)))
8079fveq2d 6826 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = (exp‘(i · (2 · π))))
81 ef2pi 26413 . . . . . . . . . . 11 (exp‘(i · (2 · π))) = 1
8280, 81eqtrdi 2782 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = 1)
8375, 78, 823eqtr2d 2772 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝑂↑3) = 1)
8483oveq2d 7362 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = (1 − 1))
85 1m1e0 12197 . . . . . . . 8 (1 − 1) = 0
8684, 85eqtrdi 2782 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = 0)
8786oveq1d 7361 . . . . . 6 (⊤ → ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)) = (0 / (1 − 𝑂)))
8817, 15subcld 11472 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ∈ ℂ)
8971necomd 2983 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 ≠ 𝑂)
9017, 15, 89subne0d 11481 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ≠ 0)
9188, 90div0d 11896 . . . . . 6 (⊤ → (0 / (1 − 𝑂)) = 0)
9274, 87, 913eqtrd 2770 . . . . 5 (⊤ → Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = 0)
9348, 92eqtr3id 2780 . . . 4 (⊤ → Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛) = 0)
9421, 43, 933eqtr2d 2772 . . 3 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0)
9519, 94eqtrd 2766 . 2 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0)
9695mptru 1548 1 ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3   = wceq 1541  wtru 1542  wcel 2111  wne 2928  {ctp 4577   class class class wbr 5089  cfv 6481  (class class class)co 7346  cc 11004  cr 11005  0cc0 11006  1c1 11007  ici 11008   + caddc 11009   · cmul 11011   < clt 11146  cmin 11344   / cdiv 11774  2c2 12180  3c3 12181  0cn0 12381  cz 12468  ...cfz 13407  cexp 13968  Σcsu 15593  expce 15968  πcpi 15973
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668  ax-inf2 9531  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083  ax-pre-sup 11084  ax-addf 11085
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-tp 4578  df-op 4580  df-uni 4857  df-int 4896  df-iun 4941  df-iin 4942  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-se 5568  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-isom 6490  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-of 7610  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8091  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-2o 8386  df-er 8622  df-map 8752  df-pm 8753  df-ixp 8822  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-fsupp 9246  df-fi 9295  df-sup 9326  df-inf 9327  df-oi 9396  df-card 9832  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-div 11775  df-nn 12126  df-2 12188  df-3 12189  df-4 12190  df-5 12191  df-6 12192  df-7 12193  df-8 12194  df-9 12195  df-n0 12382  df-z 12469  df-dec 12589  df-uz 12733  df-q 12847  df-rp 12891  df-xneg 13011  df-xadd 13012  df-xmul 13013  df-ioo 13249  df-ioc 13250  df-ico 13251  df-icc 13252  df-fz 13408  df-fzo 13555  df-fl 13696  df-mod 13774  df-seq 13909  df-exp 13969  df-fac 14181  df-bc 14210  df-hash 14238  df-shft 14974  df-cj 15006  df-re 15007  df-im 15008  df-sqrt 15142  df-abs 15143  df-limsup 15378  df-clim 15395  df-rlim 15396  df-sum 15594  df-ef 15974  df-sin 15976  df-cos 15977  df-pi 15979  df-struct 17058  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-ress 17142  df-plusg 17174  df-mulr 17175  df-starv 17176  df-sca 17177  df-vsca 17178  df-ip 17179  df-tset 17180  df-ple 17181  df-ds 17183  df-unif 17184  df-hom 17185  df-cco 17186  df-rest 17326  df-topn 17327  df-0g 17345  df-gsum 17346  df-topgen 17347  df-pt 17348  df-prds 17351  df-xrs 17406  df-qtop 17411  df-imas 17412  df-xps 17414  df-mre 17488  df-mrc 17489  df-acs 17491  df-mgm 18548  df-sgrp 18627  df-mnd 18643  df-submnd 18692  df-mulg 18981  df-cntz 19229  df-cmn 19694  df-psmet 21283  df-xmet 21284  df-met 21285  df-bl 21286  df-mopn 21287  df-fbas 21288  df-fg 21289  df-cnfld 21292  df-top 22809  df-topon 22826  df-topsp 22848  df-bases 22861  df-cld 22934  df-ntr 22935  df-cls 22936  df-nei 23013  df-lp 23051  df-perf 23052  df-cn 23142  df-cnp 23143  df-haus 23230  df-tx 23477  df-hmeo 23670  df-fil 23761  df-fm 23853  df-flim 23854  df-flf 23855  df-xms 24235  df-ms 24236  df-tms 24237  df-cncf 24798  df-limc 25794  df-dv 25795
This theorem is referenced by:  cos9thpiminplylem4  33798  cos9thpinconstrlem1  33802
  Copyright terms: Public domain W3C validator