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 33757
Description: Lemma for cos9thpiminply 33761. (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 11068 . . . . . . . . . 10 i ∈ ℂ
32a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → i ∈ ℂ)
4 2cnd 12206 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
5 picn 26365 . . . . . . . . . . 11 π ∈ ℂ
65a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → π ∈ ℂ)
74, 6mulcld 11135 . . . . . . . . 9 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
83, 7mulcld 11135 . . . . . . . 8 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
9 3cn 12209 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
109a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
11 3ne0 12234 . . . . . . . . 9 3 ≠ 0
1211a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ≠ 0)
138, 10, 12divcld 11900 . . . . . . 7 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1413efcld 15990 . . . . . 6 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
151, 14eqeltrid 2832 . . . . 5 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
1615sqcld 14051 . . . 4 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
17 1cnd 11110 . . . . 5 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
1815, 17addcld 11134 . . . 4 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
1916, 18addcomd 11318 . . 3 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)))
2015, 17addcomd 11318 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 + 1) = (1 + 𝑂))
2120oveq1d 7364 . . . 4 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
22 oveq2 7357 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑0))
2315mptru 1547 . . . . . . . 8 𝑂 ∈ ℂ
2423a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → 𝑂 ∈ ℂ)
2524exp0d 14047 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂↑0) = 1)
2622, 25eqtrd 2764 . . . . 5 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = 1)
27 oveq2 7357 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑1))
2823a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → 𝑂 ∈ ℂ)
2928exp1d 14048 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂↑1) = 𝑂)
3027, 29eqtrd 2764 . . . . 5 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = 𝑂)
31 oveq2 7357 . . . . 5 (𝑛 = 2 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑2))
3217, 15, 163jca 1128 . . . . 5 (⊤ → (1 ∈ ℂ ∧ 𝑂 ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ))
33 0cnd 11108 . . . . . 6 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
3433, 17, 43jca 1128 . . . . 5 (⊤ → (0 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ))
35 ax-1ne0 11078 . . . . . . 7 1 ≠ 0
3635a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 1 ≠ 0)
3736necomd 2980 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 1)
38 2ne0 12232 . . . . . . 7 2 ≠ 0
3938a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ≠ 0)
4039necomd 2980 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 2)
41 1ne2 12331 . . . . . 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 12251 . . . . . . . 8 (3 − 1) = 2
4544oveq2i 7360 . . . . . . 7 (0...(3 − 1)) = (0...2)
46 fz0tp 13531 . . . . . . 7 (0...2) = {0, 1, 2}
4745, 46eqtri 2752 . . . . . 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 11555 . . . . . . . . . . . . . 14 i ≠ 0
5150a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → i ≠ 0)
52 pine0 26367 . . . . . . . . . . . . . . 15 π ≠ 0
5352a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → π ≠ 0)
544, 6, 39, 53mulne0d 11772 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (2 · π) ≠ 0)
553, 7, 51, 54mulne0d 11772 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (i · (2 · π)) ≠ 0)
568, 10, 8, 12, 55divdiv32d 11925 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) = (((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) / 3))
578, 55dividd 11898 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) = 1)
5857oveq1d 7364 . . . . . . . . . . 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 12208 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℝ
6160a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
62 1lt3 12296 . . . . . . . . . . . 12 1 < 3
6362a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 1 < 3)
64 recnz 12551 . . . . . . . . . . 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 26435 . . . . . . . . . . 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 12402 . . . . . . . 8 3 ∈ ℕ0
7372a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7415, 71, 73geoser 15774 . . . . . 6 (⊤ → Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)))
7549oveq1d 7364 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝑂↑3) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
7673nn0zd 12497 . . . . . . . . . . 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 11902 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (3 · ((i · (2 · π)) / 3)) = (i · (2 · π)))
8079fveq2d 6826 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = (exp‘(i · (2 · π))))
81 ef2pi 26384 . . . . . . . . . . 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 7365 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = (1 − 1))
85 1m1e0 12200 . . . . . . . 8 (1 − 1) = 0
8684, 85eqtrdi 2780 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = 0)
8786oveq1d 7364 . . . . . 6 (⊤ → ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)) = (0 / (1 − 𝑂)))
8817, 15subcld 11475 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ∈ ℂ)
8971necomd 2980 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 ≠ 𝑂)
9017, 15, 89subne0d 11484 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ≠ 0)
9188, 90div0d 11899 . . . . . 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 4581   class class class wbr 5092  cfv 6482  (class class class)co 7349  cc 11007  cr 11008  0cc0 11009  1c1 11010  ici 11011   + caddc 11012   · cmul 11014   < clt 11149  cmin 11347   / cdiv 11777  2c2 12183  3c3 12184  0cn0 12384  cz 12471  ...cfz 13410  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 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 5218  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pow 5304  ax-pr 5371  ax-un 7671  ax-inf2 9537  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  ax-pre-sup 11087  ax-addf 11088
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-int 4897  df-iun 4943  df-iin 4944  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-se 5573  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-isom 6491  df-riota 7306  df-ov 7352  df-oprab 7353  df-mpo 7354  df-of 7613  df-om 7800  df-1st 7924  df-2nd 7925  df-supp 8094  df-frecs 8214  df-wrecs 8245  df-recs 8294  df-rdg 8332  df-1o 8388  df-2o 8389  df-er 8625  df-map 8755  df-pm 8756  df-ixp 8825  df-en 8873  df-dom 8874  df-sdom 8875  df-fin 8876  df-fsupp 9252  df-fi 9301  df-sup 9332  df-inf 9333  df-oi 9402  df-card 9835  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-q 12850  df-rp 12894  df-xneg 13014  df-xadd 13015  df-xmul 13016  df-ioo 13252  df-ioc 13253  df-ico 13254  df-icc 13255  df-fz 13411  df-fzo 13558  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 18514  df-sgrp 18593  df-mnd 18609  df-submnd 18658  df-mulg 18947  df-cntz 19196  df-cmn 19661  df-psmet 21253  df-xmet 21254  df-met 21255  df-bl 21256  df-mopn 21257  df-fbas 21258  df-fg 21259  df-cnfld 21262  df-top 22779  df-topon 22796  df-topsp 22818  df-bases 22831  df-cld 22904  df-ntr 22905  df-cls 22906  df-nei 22983  df-lp 23021  df-perf 23022  df-cn 23112  df-cnp 23113  df-haus 23200  df-tx 23447  df-hmeo 23640  df-fil 23731  df-fm 23823  df-flim 23824  df-flf 23825  df-xms 24206  df-ms 24207  df-tms 24208  df-cncf 24769  df-limc 25765  df-dv 25766
This theorem is referenced by:  cos9thpiminplylem4  33758  cos9thpinconstrlem1  33762
  Copyright terms: Public domain W3C validator