Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  cos9thpinconstrlem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cos9thpinconstrlem1 34124
Description: The complex number 𝑂, representing an angle of (2 · π) / 3, is constructible. (Contributed by Thierry Arnoux, 14-Nov-2025.)
Hypothesis
Ref Expression
cos9thpinconstr.1 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
Assertion
Ref Expression
cos9thpinconstrlem1 𝑂 ∈ Constr

Proof of Theorem cos9thpinconstrlem1
StepHypRef Expression
1 0zd 12603 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
21zconstr 34099 . . 3 (⊤ → 0 ∈ Constr)
3 1zzd 12625 . . . 4 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
43zconstr 34099 . . 3 (⊤ → 1 ∈ Constr)
54constrnegcl 34098 . . 3 (⊤ → -1 ∈ Constr)
6 cos9thpinconstr.1 . . . 4 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
7 ax-icn 11159 . . . . . . . 8 i ∈ ℂ
87a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → i ∈ ℂ)
9 2cnd 12319 . . . . . . . 8 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
10 picn 26587 . . . . . . . . 9 π ∈ ℂ
1110a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → π ∈ ℂ)
129, 11mulcld 11229 . . . . . . 7 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
138, 12mulcld 11229 . . . . . 6 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
14 3cn 12322 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
1514a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
16 3ne0 12350 . . . . . . 7 3 ≠ 0
1716a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ≠ 0)
1813, 15, 17divcld 11991 . . . . 5 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1918efcld 16137 . . . 4 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
206, 19eqeltrid 2873 . . 3 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
21 0cnd 11199 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
225constrcn 34095 . . . 4 (⊤ → -1 ∈ ℂ)
23 1cnd 11202 . . . . . . 7 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
2421, 23subnegd 11576 . . . . . 6 (⊤ → (0 − -1) = (0 + 1))
2523addlidd 11411 . . . . . 6 (⊤ → (0 + 1) = 1)
2624, 25eqtrd 2804 . . . . 5 (⊤ → (0 − -1) = 1)
27 ax-1ne0 11169 . . . . . 6 1 ≠ 0
2827a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 0)
2926, 28eqnetrd 3031 . . . 4 (⊤ → (0 − -1) ≠ 0)
3021, 22, 29subne0ad 11580 . . 3 (⊤ → 0 ≠ -1)
318, 12, 15, 17divassd 12026 . . . . . . . 8 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) = (i · ((2 · π) / 3)))
3231fveq2d 6886 . . . . . . 7 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) = (exp‘(i · ((2 · π) / 3))))
3332fveq2d 6886 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))))
34 2re 12315 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
3534a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → 2 ∈ ℝ)
36 pire 26585 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
3736a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → π ∈ ℝ)
3835, 37remulcld 11239 . . . . . . . 8 (⊤ → (2 · π) ∈ ℝ)
39 3re 12321 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℝ
4039a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
4138, 40, 17redivcld 12043 . . . . . . 7 (⊤ → ((2 · π) / 3) ∈ ℝ)
42 absefi 16252 . . . . . . 7 (((2 · π) / 3) ∈ ℝ → (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))) = 1)
4341, 42syl 18 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))) = 1)
4433, 43eqtrd 2804 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = 1)
456a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
4645fveq2d 6886 . . . . 5 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))))
47 1red 11209 . . . . . 6 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
48 0le1 11737 . . . . . . 7 0 ≤ 1
4948a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 0 ≤ 1)
5047, 49absidd 15474 . . . . 5 (⊤ → (abs‘1) = 1)
5144, 46, 503eqtr4d 2814 . . . 4 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘1))
5220subid1d 11558 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − 0) = 𝑂)
5352fveq2d 6886 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘𝑂))
5423subid1d 11558 . . . . 5 (⊤ → (1 − 0) = 1)
5554fveq2d 6886 . . . 4 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = (abs‘1))
5651, 53, 553eqtr4d 2814 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘(1 − 0)))
5720, 23subnegd 11576 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 − -1) = (𝑂 + 1))
5820, 23addcld 11228 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
5920sqcld 14180 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11412 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)))
616cos9thpiminplylem3 34119 . . . . . . . . 9 ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0
6261a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0)
6360, 62eqtrd 2804 . . . . . . 7 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0)
64 addeq0 11637 . . . . . . . 8 (((𝑂 + 1) ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ) → (((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0 ↔ (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2)))
6564biimpa 481 . . . . . . 7 ((((𝑂 + 1) ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ) ∧ ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0) → (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2))
6658, 59, 63, 65syl21anc 850 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2))
6757, 66eqtrd 2804 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − -1) = -(𝑂↑2))
6867fveq2d 6886 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘-(𝑂↑2)))
6959absnegd 15503 . . . 4 (⊤ → (abs‘-(𝑂↑2)) = (abs‘(𝑂↑2)))
70 2nn0 12521 . . . . . . 7 2 ∈ ℕ0
7170a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ∈ ℕ0)
7220, 71absexpd 15506 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = ((abs‘𝑂)↑2))
7346, 44eqtrd 2804 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘𝑂) = 1)
7473oveq1d 7426 . . . . 5 (⊤ → ((abs‘𝑂)↑2) = (1↑2))
75 sq1 14231 . . . . . 6 (1↑2) = 1
7655, 50eqtrd 2804 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = 1)
7775, 76eqtr4id 2823 . . . . 5 (⊤ → (1↑2) = (abs‘(1 − 0)))
7872, 74, 773eqtrd 2808 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = (abs‘(1 − 0)))
7968, 69, 783eqtrd 2808 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘(1 − 0)))
802, 4, 2, 5, 4, 2, 20, 30, 56, 79constrcccl 34093 . 2 (⊤ → 𝑂 ∈ Constr)
8180mptru 1574 1 𝑂 ∈ Constr
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 400   = wceq 1567  wtru 1568  wcel 2149  wne 2964   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  cle 11244  cmin 11441  -cneg 11442   / cdiv 11871  2c2 12295  3c3 12296  0cn0 12504  cexp 14097  abscabs 15285  expce 16115  πcpi 16120  Constrcconstr 34064
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  df-constr 34065
This theorem is referenced by:  cos9thpinconstr  34126
  Copyright terms: Public domain W3C validator