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 33786
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 12548 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
21zconstr 33761 . . 3 (⊤ → 0 ∈ Constr)
3 1zzd 12571 . . . 4 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
43zconstr 33761 . . 3 (⊤ → 1 ∈ Constr)
54constrnegcl 33760 . . 3 (⊤ → -1 ∈ Constr)
6 cos9thpinconstr.1 . . . 4 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
7 ax-icn 11134 . . . . . . . 8 i ∈ ℂ
87a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → i ∈ ℂ)
9 2cnd 12271 . . . . . . . 8 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
10 picn 26374 . . . . . . . . 9 π ∈ ℂ
1110a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → π ∈ ℂ)
129, 11mulcld 11201 . . . . . . 7 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
138, 12mulcld 11201 . . . . . 6 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
14 3cn 12274 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
1514a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
16 3ne0 12299 . . . . . . 7 3 ≠ 0
1716a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ≠ 0)
1813, 15, 17divcld 11965 . . . . 5 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1918efcld 16056 . . . 4 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
206, 19eqeltrid 2833 . . 3 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
21 0cnd 11174 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
225constrcn 33757 . . . 4 (⊤ → -1 ∈ ℂ)
23 1cnd 11176 . . . . . . 7 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
2421, 23subnegd 11547 . . . . . 6 (⊤ → (0 − -1) = (0 + 1))
2523addlidd 11382 . . . . . 6 (⊤ → (0 + 1) = 1)
2624, 25eqtrd 2765 . . . . 5 (⊤ → (0 − -1) = 1)
27 ax-1ne0 11144 . . . . . 6 1 ≠ 0
2827a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 0)
2926, 28eqnetrd 2993 . . . 4 (⊤ → (0 − -1) ≠ 0)
3021, 22, 29subne0ad 11551 . . 3 (⊤ → 0 ≠ -1)
318, 12, 15, 17divassd 12000 . . . . . . . 8 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) = (i · ((2 · π) / 3)))
3231fveq2d 6865 . . . . . . 7 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) = (exp‘(i · ((2 · π) / 3))))
3332fveq2d 6865 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))))
34 2re 12267 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
3534a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → 2 ∈ ℝ)
36 pire 26373 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
3736a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → π ∈ ℝ)
3835, 37remulcld 11211 . . . . . . . 8 (⊤ → (2 · π) ∈ ℝ)
39 3re 12273 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℝ
4039a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
4138, 40, 17redivcld 12017 . . . . . . 7 (⊤ → ((2 · π) / 3) ∈ ℝ)
42 absefi 16171 . . . . . . 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 2765 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = 1)
456a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
4645fveq2d 6865 . . . . 5 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))))
47 1red 11182 . . . . . 6 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
48 0le1 11708 . . . . . . 7 0 ≤ 1
4948a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 0 ≤ 1)
5047, 49absidd 15396 . . . . 5 (⊤ → (abs‘1) = 1)
5144, 46, 503eqtr4d 2775 . . . 4 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘1))
5220subid1d 11529 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − 0) = 𝑂)
5352fveq2d 6865 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘𝑂))
5423subid1d 11529 . . . . 5 (⊤ → (1 − 0) = 1)
5554fveq2d 6865 . . . 4 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = (abs‘1))
5651, 53, 553eqtr4d 2775 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘(1 − 0)))
5720, 23subnegd 11547 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 − -1) = (𝑂 + 1))
5820, 23addcld 11200 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
5920sqcld 14116 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11383 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)))
616cos9thpiminplylem3 33781 . . . . . . . . 9 ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0
6261a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0)
6360, 62eqtrd 2765 . . . . . . 7 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0)
64 addeq0 11608 . . . . . . . 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 837 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2))
6757, 66eqtrd 2765 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − -1) = -(𝑂↑2))
6867fveq2d 6865 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘-(𝑂↑2)))
6959absnegd 15425 . . . 4 (⊤ → (abs‘-(𝑂↑2)) = (abs‘(𝑂↑2)))
70 2nn0 12466 . . . . . . 7 2 ∈ ℕ0
7170a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ∈ ℕ0)
7220, 71absexpd 15428 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = ((abs‘𝑂)↑2))
7346, 44eqtrd 2765 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘𝑂) = 1)
7473oveq1d 7405 . . . . 5 (⊤ → ((abs‘𝑂)↑2) = (1↑2))
75 sq1 14167 . . . . . 6 (1↑2) = 1
7655, 50eqtrd 2765 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = 1)
7775, 76eqtr4id 2784 . . . . 5 (⊤ → (1↑2) = (abs‘(1 − 0)))
7872, 74, 773eqtrd 2769 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = (abs‘(1 − 0)))
7968, 69, 783eqtrd 2769 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘(1 − 0)))
802, 4, 2, 5, 4, 2, 20, 30, 56, 79constrcccl 33755 . 2 (⊤ → 𝑂 ∈ Constr)
8180mptru 1547 1 𝑂 ∈ Constr
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 395   = wceq 1540  wtru 1541  wcel 2109  wne 2926   class class class wbr 5110  cfv 6514  (class class class)co 7390  cc 11073  cr 11074  0cc0 11075  1c1 11076  ici 11077   + caddc 11078   · cmul 11080  cle 11216  cmin 11412  -cneg 11413   / cdiv 11842  2c2 12248  3c3 12249  0cn0 12449  cexp 14033  abscabs 15207  expce 16034  πcpi 16039  Constrcconstr 33726
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 2702  ax-rep 5237  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-inf2 9601  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153  ax-addf 11154
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 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-tp 4597  df-op 4599  df-uni 4875  df-int 4914  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-se 5595  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-isom 6523  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-of 7656  df-om 7846  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-2o 8438  df-er 8674  df-map 8804  df-pm 8805  df-ixp 8874  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-fin 8925  df-fsupp 9320  df-fi 9369  df-sup 9400  df-inf 9401  df-oi 9470  df-card 9899  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-div 11843  df-nn 12194  df-2 12256  df-3 12257  df-4 12258  df-5 12259  df-6 12260  df-7 12261  df-8 12262  df-9 12263  df-n0 12450  df-z 12537  df-dec 12657  df-uz 12801  df-q 12915  df-rp 12959  df-xneg 13079  df-xadd 13080  df-xmul 13081  df-ioo 13317  df-ioc 13318  df-ico 13319  df-icc 13320  df-fz 13476  df-fzo 13623  df-fl 13761  df-mod 13839  df-seq 13974  df-exp 14034  df-fac 14246  df-bc 14275  df-hash 14303  df-shft 15040  df-cj 15072  df-re 15073  df-im 15074  df-sqrt 15208  df-abs 15209  df-limsup 15444  df-clim 15461  df-rlim 15462  df-sum 15660  df-ef 16040  df-sin 16042  df-cos 16043  df-pi 16045  df-struct 17124  df-sets 17141  df-slot 17159  df-ndx 17171  df-base 17187  df-ress 17208  df-plusg 17240  df-mulr 17241  df-starv 17242  df-sca 17243  df-vsca 17244  df-ip 17245  df-tset 17246  df-ple 17247  df-ds 17249  df-unif 17250  df-hom 17251  df-cco 17252  df-rest 17392  df-topn 17393  df-0g 17411  df-gsum 17412  df-topgen 17413  df-pt 17414  df-prds 17417  df-xrs 17472  df-qtop 17477  df-imas 17478  df-xps 17480  df-mre 17554  df-mrc 17555  df-acs 17557  df-mgm 18574  df-sgrp 18653  df-mnd 18669  df-submnd 18718  df-mulg 19007  df-cntz 19256  df-cmn 19719  df-psmet 21263  df-xmet 21264  df-met 21265  df-bl 21266  df-mopn 21267  df-fbas 21268  df-fg 21269  df-cnfld 21272  df-top 22788  df-topon 22805  df-topsp 22827  df-bases 22840  df-cld 22913  df-ntr 22914  df-cls 22915  df-nei 22992  df-lp 23030  df-perf 23031  df-cn 23121  df-cnp 23122  df-haus 23209  df-tx 23456  df-hmeo 23649  df-fil 23740  df-fm 23832  df-flim 23833  df-flf 23834  df-xms 24215  df-ms 24216  df-tms 24217  df-cncf 24778  df-limc 25774  df-dv 25775  df-constr 33727
This theorem is referenced by:  cos9thpinconstr  33788
  Copyright terms: Public domain W3C validator