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 33953
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 12531 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
21zconstr 33928 . . 3 (⊤ → 0 ∈ Constr)
3 1zzd 12553 . . . 4 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
43zconstr 33928 . . 3 (⊤ → 1 ∈ Constr)
54constrnegcl 33927 . . 3 (⊤ → -1 ∈ Constr)
6 cos9thpinconstr.1 . . . 4 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
7 ax-icn 11092 . . . . . . . 8 i ∈ ℂ
87a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → i ∈ ℂ)
9 2cnd 12254 . . . . . . . 8 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
10 picn 26439 . . . . . . . . 9 π ∈ ℂ
1110a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → π ∈ ℂ)
129, 11mulcld 11160 . . . . . . 7 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
138, 12mulcld 11160 . . . . . 6 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
14 3cn 12257 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
1514a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
16 3ne0 12282 . . . . . . 7 3 ≠ 0
1716a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ≠ 0)
1813, 15, 17divcld 11926 . . . . 5 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1918efcld 16043 . . . 4 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
206, 19eqeltrid 2841 . . 3 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
21 0cnd 11132 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
225constrcn 33924 . . . 4 (⊤ → -1 ∈ ℂ)
23 1cnd 11134 . . . . . . 7 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
2421, 23subnegd 11507 . . . . . 6 (⊤ → (0 − -1) = (0 + 1))
2523addlidd 11342 . . . . . 6 (⊤ → (0 + 1) = 1)
2624, 25eqtrd 2772 . . . . 5 (⊤ → (0 − -1) = 1)
27 ax-1ne0 11102 . . . . . 6 1 ≠ 0
2827a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 0)
2926, 28eqnetrd 3000 . . . 4 (⊤ → (0 − -1) ≠ 0)
3021, 22, 29subne0ad 11511 . . 3 (⊤ → 0 ≠ -1)
318, 12, 15, 17divassd 11961 . . . . . . . 8 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) = (i · ((2 · π) / 3)))
3231fveq2d 6840 . . . . . . 7 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) = (exp‘(i · ((2 · π) / 3))))
3332fveq2d 6840 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))))
34 2re 12250 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
3534a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → 2 ∈ ℝ)
36 pire 26438 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
3736a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → π ∈ ℝ)
3835, 37remulcld 11170 . . . . . . . 8 (⊤ → (2 · π) ∈ ℝ)
39 3re 12256 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℝ
4039a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
4138, 40, 17redivcld 11978 . . . . . . 7 (⊤ → ((2 · π) / 3) ∈ ℝ)
42 absefi 16158 . . . . . . 7 (((2 · π) / 3) ∈ ℝ → (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))) = 1)
4341, 42syl 17 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))) = 1)
4433, 43eqtrd 2772 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = 1)
456a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
4645fveq2d 6840 . . . . 5 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))))
47 1red 11140 . . . . . 6 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
48 0le1 11668 . . . . . . 7 0 ≤ 1
4948a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 0 ≤ 1)
5047, 49absidd 15380 . . . . 5 (⊤ → (abs‘1) = 1)
5144, 46, 503eqtr4d 2782 . . . 4 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘1))
5220subid1d 11489 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − 0) = 𝑂)
5352fveq2d 6840 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘𝑂))
5423subid1d 11489 . . . . 5 (⊤ → (1 − 0) = 1)
5554fveq2d 6840 . . . 4 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = (abs‘1))
5651, 53, 553eqtr4d 2782 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘(1 − 0)))
5720, 23subnegd 11507 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 − -1) = (𝑂 + 1))
5820, 23addcld 11159 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
5920sqcld 14101 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11343 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)))
616cos9thpiminplylem3 33948 . . . . . . . . 9 ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0
6261a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0)
6360, 62eqtrd 2772 . . . . . . 7 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0)
64 addeq0 11568 . . . . . . . 8 (((𝑂 + 1) ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ) → (((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0 ↔ (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2)))
6564biimpa 476 . . . . . . 7 ((((𝑂 + 1) ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ) ∧ ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0) → (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2))
6658, 59, 63, 65syl21anc 838 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2))
6757, 66eqtrd 2772 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − -1) = -(𝑂↑2))
6867fveq2d 6840 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘-(𝑂↑2)))
6959absnegd 15409 . . . 4 (⊤ → (abs‘-(𝑂↑2)) = (abs‘(𝑂↑2)))
70 2nn0 12449 . . . . . . 7 2 ∈ ℕ0
7170a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ∈ ℕ0)
7220, 71absexpd 15412 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = ((abs‘𝑂)↑2))
7346, 44eqtrd 2772 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘𝑂) = 1)
7473oveq1d 7377 . . . . 5 (⊤ → ((abs‘𝑂)↑2) = (1↑2))
75 sq1 14152 . . . . . 6 (1↑2) = 1
7655, 50eqtrd 2772 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = 1)
7775, 76eqtr4id 2791 . . . . 5 (⊤ → (1↑2) = (abs‘(1 − 0)))
7872, 74, 773eqtrd 2776 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = (abs‘(1 − 0)))
7968, 69, 783eqtrd 2776 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘(1 − 0)))
802, 4, 2, 5, 4, 2, 20, 30, 56, 79constrcccl 33922 . 2 (⊤ → 𝑂 ∈ Constr)
8180mptru 1549 1 𝑂 ∈ Constr
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 395   = wceq 1542  wtru 1543  wcel 2114  wne 2933   class class class wbr 5086  cfv 6494  (class class class)co 7362  cc 11031  cr 11032  0cc0 11033  1c1 11034  ici 11035   + caddc 11036   · cmul 11038  cle 11175  cmin 11372  -cneg 11373   / cdiv 11802  2c2 12231  3c3 12232  0cn0 12432  cexp 14018  abscabs 15191  expce 16021  πcpi 16026  Constrcconstr 33893
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5213  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5304  ax-pr 5372  ax-un 7684  ax-inf2 9557  ax-cnex 11089  ax-resscn 11090  ax-1cn 11091  ax-icn 11092  ax-addcl 11093  ax-addrcl 11094  ax-mulcl 11095  ax-mulrcl 11096  ax-mulcom 11097  ax-addass 11098  ax-mulass 11099  ax-distr 11100  ax-i2m1 11101  ax-1ne0 11102  ax-1rid 11103  ax-rnegex 11104  ax-rrecex 11105  ax-cnre 11106  ax-pre-lttri 11107  ax-pre-lttrn 11108  ax-pre-ltadd 11109  ax-pre-mulgt0 11110  ax-pre-sup 11111  ax-addf 11112
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-iin 4937  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5521  df-eprel 5526  df-po 5534  df-so 5535  df-fr 5579  df-se 5580  df-we 5581  df-xp 5632  df-rel 5633  df-cnv 5634  df-co 5635  df-dm 5636  df-rn 5637  df-res 5638  df-ima 5639  df-pred 6261  df-ord 6322  df-on 6323  df-lim 6324  df-suc 6325  df-iota 6450  df-fun 6496  df-fn 6497  df-f 6498  df-f1 6499  df-fo 6500  df-f1o 6501  df-fv 6502  df-isom 6503  df-riota 7319  df-ov 7365  df-oprab 7366  df-mpo 7367  df-of 7626  df-om 7813  df-1st 7937  df-2nd 7938  df-supp 8106  df-frecs 8226  df-wrecs 8257  df-recs 8306  df-rdg 8344  df-1o 8400  df-2o 8401  df-er 8638  df-map 8770  df-pm 8771  df-ixp 8841  df-en 8889  df-dom 8890  df-sdom 8891  df-fin 8892  df-fsupp 9270  df-fi 9319  df-sup 9350  df-inf 9351  df-oi 9420  df-card 9858  df-pnf 11176  df-mnf 11177  df-xr 11178  df-ltxr 11179  df-le 11180  df-sub 11374  df-neg 11375  df-div 11803  df-nn 12170  df-2 12239  df-3 12240  df-4 12241  df-5 12242  df-6 12243  df-7 12244  df-8 12245  df-9 12246  df-n0 12433  df-z 12520  df-dec 12640  df-uz 12784  df-q 12894  df-rp 12938  df-xneg 13058  df-xadd 13059  df-xmul 13060  df-ioo 13297  df-ioc 13298  df-ico 13299  df-icc 13300  df-fz 13457  df-fzo 13604  df-fl 13746  df-mod 13824  df-seq 13959  df-exp 14019  df-fac 14231  df-bc 14260  df-hash 14288  df-shft 15024  df-cj 15056  df-re 15057  df-im 15058  df-sqrt 15192  df-abs 15193  df-limsup 15428  df-clim 15445  df-rlim 15446  df-sum 15644  df-ef 16027  df-sin 16029  df-cos 16030  df-pi 16032  df-struct 17112  df-sets 17129  df-slot 17147  df-ndx 17159  df-base 17175  df-ress 17196  df-plusg 17228  df-mulr 17229  df-starv 17230  df-sca 17231  df-vsca 17232  df-ip 17233  df-tset 17234  df-ple 17235  df-ds 17237  df-unif 17238  df-hom 17239  df-cco 17240  df-rest 17380  df-topn 17381  df-0g 17399  df-gsum 17400  df-topgen 17401  df-pt 17402  df-prds 17405  df-xrs 17461  df-qtop 17466  df-imas 17467  df-xps 17469  df-mre 17543  df-mrc 17544  df-acs 17546  df-mgm 18603  df-sgrp 18682  df-mnd 18698  df-submnd 18747  df-mulg 19039  df-cntz 19287  df-cmn 19752  df-psmet 21340  df-xmet 21341  df-met 21342  df-bl 21343  df-mopn 21344  df-fbas 21345  df-fg 21346  df-cnfld 21349  df-top 22873  df-topon 22890  df-topsp 22912  df-bases 22925  df-cld 22998  df-ntr 22999  df-cls 23000  df-nei 23077  df-lp 23115  df-perf 23116  df-cn 23206  df-cnp 23207  df-haus 23294  df-tx 23541  df-hmeo 23734  df-fil 23825  df-fm 23917  df-flim 23918  df-flf 23919  df-xms 24299  df-ms 24300  df-tms 24301  df-cncf 24859  df-limc 25847  df-dv 25848  df-constr 33894
This theorem is referenced by:  cos9thpinconstr  33955
  Copyright terms: Public domain W3C validator