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 33767
Description: Lemma for cos9thpiminply 33771. (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 11103 . . . . . . . . . 10 i ∈ ℂ
32a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → i ∈ ℂ)
4 2cnd 12240 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
5 picn 26400 . . . . . . . . . . 11 π ∈ ℂ
65a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → π ∈ ℂ)
74, 6mulcld 11170 . . . . . . . . 9 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
83, 7mulcld 11170 . . . . . . . 8 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
9 3cn 12243 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
109a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
11 3ne0 12268 . . . . . . . . 9 3 ≠ 0
1211a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ≠ 0)
138, 10, 12divcld 11934 . . . . . . 7 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1413efcld 16025 . . . . . 6 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
151, 14eqeltrid 2832 . . . . 5 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
1615sqcld 14085 . . . 4 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
17 1cnd 11145 . . . . 5 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
1815, 17addcld 11169 . . . 4 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
1916, 18addcomd 11352 . . 3 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)))
2015, 17addcomd 11352 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 + 1) = (1 + 𝑂))
2120oveq1d 7384 . . . 4 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
22 oveq2 7377 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑0))
2315mptru 1547 . . . . . . . 8 𝑂 ∈ ℂ
2423a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → 𝑂 ∈ ℂ)
2524exp0d 14081 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑂↑0) = 1)
2622, 25eqtrd 2764 . . . . 5 (𝑛 = 0 → (𝑂𝑛) = 1)
27 oveq2 7377 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑1))
2823a1i 11 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → 𝑂 ∈ ℂ)
2928exp1d 14082 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (𝑂↑1) = 𝑂)
3027, 29eqtrd 2764 . . . . 5 (𝑛 = 1 → (𝑂𝑛) = 𝑂)
31 oveq2 7377 . . . . 5 (𝑛 = 2 → (𝑂𝑛) = (𝑂↑2))
3217, 15, 163jca 1128 . . . . 5 (⊤ → (1 ∈ ℂ ∧ 𝑂 ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ))
33 0cnd 11143 . . . . . 6 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
3433, 17, 43jca 1128 . . . . 5 (⊤ → (0 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ))
35 ax-1ne0 11113 . . . . . . 7 1 ≠ 0
3635a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 1 ≠ 0)
3736necomd 2980 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 1)
38 2ne0 12266 . . . . . . 7 2 ≠ 0
3938a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ≠ 0)
4039necomd 2980 . . . . 5 (⊤ → 0 ≠ 2)
41 1ne2 12365 . . . . . 6 1 ≠ 2
4241a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 2)
4326, 30, 31, 32, 34, 37, 40, 42sumtp 15691 . . . 4 (⊤ → Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛) = ((1 + 𝑂) + (𝑂↑2)))
44 3m1e2 12285 . . . . . . . 8 (3 − 1) = 2
4544oveq2i 7380 . . . . . . 7 (0...(3 − 1)) = (0...2)
46 fz0tp 13565 . . . . . . 7 (0...2) = {0, 1, 2}
4745, 46eqtri 2752 . . . . . 6 (0...(3 − 1)) = {0, 1, 2}
4847sumeq1i 15639 . . . . 5 Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = Σ𝑛 ∈ {0, 1, 2} (𝑂𝑛)
491a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
50 ine0 11589 . . . . . . . . . . . . . 14 i ≠ 0
5150a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → i ≠ 0)
52 pine0 26402 . . . . . . . . . . . . . . 15 π ≠ 0
5352a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → π ≠ 0)
544, 6, 39, 53mulne0d 11806 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (2 · π) ≠ 0)
553, 7, 51, 54mulne0d 11806 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (i · (2 · π)) ≠ 0)
568, 10, 8, 12, 55divdiv32d 11959 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (((i · (2 · π)) / 3) / (i · (2 · π))) = (((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) / 3))
578, 55dividd 11932 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((i · (2 · π)) / (i · (2 · π))) = 1)
5857oveq1d 7384 . . . . . . . . . . 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 12242 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℝ
6160a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
62 1lt3 12330 . . . . . . . . . . . 12 1 < 3
6362a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 1 < 3)
64 recnz 12585 . . . . . . . . . . 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 26470 . . . . . . . . . . 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 12436 . . . . . . . 8 3 ∈ ℕ0
7372a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7415, 71, 73geoser 15809 . . . . . 6 (⊤ → Σ𝑛 ∈ (0...(3 − 1))(𝑂𝑛) = ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)))
7549oveq1d 7384 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝑂↑3) = ((exp‘((i · (2 · π)) / 3))↑3))
7673nn0zd 12531 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℤ)
77 efexp 16045 . . . . . . . . . . 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 11936 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (3 · ((i · (2 · π)) / 3)) = (i · (2 · π)))
8079fveq2d 6844 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (exp‘(3 · ((i · (2 · π)) / 3))) = (exp‘(i · (2 · π))))
81 ef2pi 26419 . . . . . . . . . . 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 7385 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = (1 − 1))
85 1m1e0 12234 . . . . . . . 8 (1 − 1) = 0
8684, 85eqtrdi 2780 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − (𝑂↑3)) = 0)
8786oveq1d 7384 . . . . . 6 (⊤ → ((1 − (𝑂↑3)) / (1 − 𝑂)) = (0 / (1 − 𝑂)))
8817, 15subcld 11509 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ∈ ℂ)
8971necomd 2980 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 ≠ 𝑂)
9017, 15, 89subne0d 11518 . . . . . . 7 (⊤ → (1 − 𝑂) ≠ 0)
9188, 90div0d 11933 . . . . . 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 4589   class class class wbr 5102  cfv 6499  (class class class)co 7369  cc 11042  cr 11043  0cc0 11044  1c1 11045  ici 11046   + caddc 11047   · cmul 11049   < clt 11184  cmin 11381   / cdiv 11811  2c2 12217  3c3 12218  0cn0 12418  cz 12505  ...cfz 13444  cexp 14002  Σcsu 15628  expce 16003  πcpi 16008
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 5229  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5315  ax-pr 5382  ax-un 7691  ax-inf2 9570  ax-cnex 11100  ax-resscn 11101  ax-1cn 11102  ax-icn 11103  ax-addcl 11104  ax-addrcl 11105  ax-mulcl 11106  ax-mulrcl 11107  ax-mulcom 11108  ax-addass 11109  ax-mulass 11110  ax-distr 11111  ax-i2m1 11112  ax-1ne0 11113  ax-1rid 11114  ax-rnegex 11115  ax-rrecex 11116  ax-cnre 11117  ax-pre-lttri 11118  ax-pre-lttrn 11119  ax-pre-ltadd 11120  ax-pre-mulgt0 11121  ax-pre-sup 11122  ax-addf 11123
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 3351  df-reu 3352  df-rab 3403  df-v 3446  df-sbc 3751  df-csb 3860  df-dif 3914  df-un 3916  df-in 3918  df-ss 3928  df-pss 3931  df-nul 4293  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4868  df-int 4907  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-se 5585  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6262  df-ord 6323  df-on 6324  df-lim 6325  df-suc 6326  df-iota 6452  df-fun 6501  df-fn 6502  df-f 6503  df-f1 6504  df-fo 6505  df-f1o 6506  df-fv 6507  df-isom 6508  df-riota 7326  df-ov 7372  df-oprab 7373  df-mpo 7374  df-of 7633  df-om 7823  df-1st 7947  df-2nd 7948  df-supp 8117  df-frecs 8237  df-wrecs 8268  df-recs 8317  df-rdg 8355  df-1o 8411  df-2o 8412  df-er 8648  df-map 8778  df-pm 8779  df-ixp 8848  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-fsupp 9289  df-fi 9338  df-sup 9369  df-inf 9370  df-oi 9439  df-card 9868  df-pnf 11186  df-mnf 11187  df-xr 11188  df-ltxr 11189  df-le 11190  df-sub 11383  df-neg 11384  df-div 11812  df-nn 12163  df-2 12225  df-3 12226  df-4 12227  df-5 12228  df-6 12229  df-7 12230  df-8 12231  df-9 12232  df-n0 12419  df-z 12506  df-dec 12626  df-uz 12770  df-q 12884  df-rp 12928  df-xneg 13048  df-xadd 13049  df-xmul 13050  df-ioo 13286  df-ioc 13287  df-ico 13288  df-icc 13289  df-fz 13445  df-fzo 13592  df-fl 13730  df-mod 13808  df-seq 13943  df-exp 14003  df-fac 14215  df-bc 14244  df-hash 14272  df-shft 15009  df-cj 15041  df-re 15042  df-im 15043  df-sqrt 15177  df-abs 15178  df-limsup 15413  df-clim 15430  df-rlim 15431  df-sum 15629  df-ef 16009  df-sin 16011  df-cos 16012  df-pi 16014  df-struct 17093  df-sets 17110  df-slot 17128  df-ndx 17140  df-base 17156  df-ress 17177  df-plusg 17209  df-mulr 17210  df-starv 17211  df-sca 17212  df-vsca 17213  df-ip 17214  df-tset 17215  df-ple 17216  df-ds 17218  df-unif 17219  df-hom 17220  df-cco 17221  df-rest 17361  df-topn 17362  df-0g 17380  df-gsum 17381  df-topgen 17382  df-pt 17383  df-prds 17386  df-xrs 17441  df-qtop 17446  df-imas 17447  df-xps 17449  df-mre 17523  df-mrc 17524  df-acs 17526  df-mgm 18549  df-sgrp 18628  df-mnd 18644  df-submnd 18693  df-mulg 18982  df-cntz 19231  df-cmn 19696  df-psmet 21288  df-xmet 21289  df-met 21290  df-bl 21291  df-mopn 21292  df-fbas 21293  df-fg 21294  df-cnfld 21297  df-top 22814  df-topon 22831  df-topsp 22853  df-bases 22866  df-cld 22939  df-ntr 22940  df-cls 22941  df-nei 23018  df-lp 23056  df-perf 23057  df-cn 23147  df-cnp 23148  df-haus 23235  df-tx 23482  df-hmeo 23675  df-fil 23766  df-fm 23858  df-flim 23859  df-flf 23860  df-xms 24241  df-ms 24242  df-tms 24243  df-cncf 24804  df-limc 25800  df-dv 25801
This theorem is referenced by:  cos9thpiminplylem4  33768  cos9thpinconstrlem1  33772
  Copyright terms: Public domain W3C validator