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 33948
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 12504 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
21zconstr 33923 . . 3 (⊤ → 0 ∈ Constr)
3 1zzd 12526 . . . 4 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
43zconstr 33923 . . 3 (⊤ → 1 ∈ Constr)
54constrnegcl 33922 . . 3 (⊤ → -1 ∈ Constr)
6 cos9thpinconstr.1 . . . 4 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
7 ax-icn 11089 . . . . . . . 8 i ∈ ℂ
87a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → i ∈ ℂ)
9 2cnd 12227 . . . . . . . 8 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
10 picn 26427 . . . . . . . . 9 π ∈ ℂ
1110a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → π ∈ ℂ)
129, 11mulcld 11156 . . . . . . 7 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
138, 12mulcld 11156 . . . . . 6 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
14 3cn 12230 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
1514a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
16 3ne0 12255 . . . . . . 7 3 ≠ 0
1716a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ≠ 0)
1813, 15, 17divcld 11921 . . . . 5 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1918efcld 16010 . . . 4 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
206, 19eqeltrid 2841 . . 3 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
21 0cnd 11129 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
225constrcn 33919 . . . 4 (⊤ → -1 ∈ ℂ)
23 1cnd 11131 . . . . . . 7 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
2421, 23subnegd 11503 . . . . . 6 (⊤ → (0 − -1) = (0 + 1))
2523addlidd 11338 . . . . . 6 (⊤ → (0 + 1) = 1)
2624, 25eqtrd 2772 . . . . 5 (⊤ → (0 − -1) = 1)
27 ax-1ne0 11099 . . . . . 6 1 ≠ 0
2827a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 0)
2926, 28eqnetrd 3000 . . . 4 (⊤ → (0 − -1) ≠ 0)
3021, 22, 29subne0ad 11507 . . 3 (⊤ → 0 ≠ -1)
318, 12, 15, 17divassd 11956 . . . . . . . 8 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) = (i · ((2 · π) / 3)))
3231fveq2d 6839 . . . . . . 7 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) = (exp‘(i · ((2 · π) / 3))))
3332fveq2d 6839 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))))
34 2re 12223 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
3534a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → 2 ∈ ℝ)
36 pire 26426 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
3736a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → π ∈ ℝ)
3835, 37remulcld 11166 . . . . . . . 8 (⊤ → (2 · π) ∈ ℝ)
39 3re 12229 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℝ
4039a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
4138, 40, 17redivcld 11973 . . . . . . 7 (⊤ → ((2 · π) / 3) ∈ ℝ)
42 absefi 16125 . . . . . . 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 6839 . . . . 5 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))))
47 1red 11137 . . . . . 6 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
48 0le1 11664 . . . . . . 7 0 ≤ 1
4948a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 0 ≤ 1)
5047, 49absidd 15350 . . . . 5 (⊤ → (abs‘1) = 1)
5144, 46, 503eqtr4d 2782 . . . 4 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘1))
5220subid1d 11485 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − 0) = 𝑂)
5352fveq2d 6839 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘𝑂))
5423subid1d 11485 . . . . 5 (⊤ → (1 − 0) = 1)
5554fveq2d 6839 . . . 4 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = (abs‘1))
5651, 53, 553eqtr4d 2782 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘(1 − 0)))
5720, 23subnegd 11503 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 − -1) = (𝑂 + 1))
5820, 23addcld 11155 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
5920sqcld 14071 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11339 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)))
616cos9thpiminplylem3 33943 . . . . . . . . 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 11564 . . . . . . . 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 6839 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘-(𝑂↑2)))
6959absnegd 15379 . . . 4 (⊤ → (abs‘-(𝑂↑2)) = (abs‘(𝑂↑2)))
70 2nn0 12422 . . . . . . 7 2 ∈ ℕ0
7170a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ∈ ℕ0)
7220, 71absexpd 15382 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = ((abs‘𝑂)↑2))
7346, 44eqtrd 2772 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘𝑂) = 1)
7473oveq1d 7375 . . . . 5 (⊤ → ((abs‘𝑂)↑2) = (1↑2))
75 sq1 14122 . . . . . 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 33917 . 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 5099  cfv 6493  (class class class)co 7360  cc 11028  cr 11029  0cc0 11030  1c1 11031  ici 11032   + caddc 11033   · cmul 11035  cle 11171  cmin 11368  -cneg 11369   / cdiv 11798  2c2 12204  3c3 12205  0cn0 12405  cexp 13988  abscabs 15161  expce 15988  πcpi 15993  Constrcconstr 33888
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 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-inf2 9554  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108  ax-addf 11109
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 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-iin 4950  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-of 7624  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-supp 8105  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-er 8637  df-map 8769  df-pm 8770  df-ixp 8840  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-fsupp 9269  df-fi 9318  df-sup 9349  df-inf 9350  df-oi 9419  df-card 9855  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-4 12214  df-5 12215  df-6 12216  df-7 12217  df-8 12218  df-9 12219  df-n0 12406  df-z 12493  df-dec 12612  df-uz 12756  df-q 12866  df-rp 12910  df-xneg 13030  df-xadd 13031  df-xmul 13032  df-ioo 13269  df-ioc 13270  df-ico 13271  df-icc 13272  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-fl 13716  df-mod 13794  df-seq 13929  df-exp 13989  df-fac 14201  df-bc 14230  df-hash 14258  df-shft 14994  df-cj 15026  df-re 15027  df-im 15028  df-sqrt 15162  df-abs 15163  df-limsup 15398  df-clim 15415  df-rlim 15416  df-sum 15614  df-ef 15994  df-sin 15996  df-cos 15997  df-pi 15999  df-struct 17078  df-sets 17095  df-slot 17113  df-ndx 17125  df-base 17141  df-ress 17162  df-plusg 17194  df-mulr 17195  df-starv 17196  df-sca 17197  df-vsca 17198  df-ip 17199  df-tset 17200  df-ple 17201  df-ds 17203  df-unif 17204  df-hom 17205  df-cco 17206  df-rest 17346  df-topn 17347  df-0g 17365  df-gsum 17366  df-topgen 17367  df-pt 17368  df-prds 17371  df-xrs 17427  df-qtop 17432  df-imas 17433  df-xps 17435  df-mre 17509  df-mrc 17510  df-acs 17512  df-mgm 18569  df-sgrp 18648  df-mnd 18664  df-submnd 18713  df-mulg 19002  df-cntz 19250  df-cmn 19715  df-psmet 21305  df-xmet 21306  df-met 21307  df-bl 21308  df-mopn 21309  df-fbas 21310  df-fg 21311  df-cnfld 21314  df-top 22842  df-topon 22859  df-topsp 22881  df-bases 22894  df-cld 22967  df-ntr 22968  df-cls 22969  df-nei 23046  df-lp 23084  df-perf 23085  df-cn 23175  df-cnp 23176  df-haus 23263  df-tx 23510  df-hmeo 23703  df-fil 23794  df-fm 23886  df-flim 23887  df-flf 23888  df-xms 24268  df-ms 24269  df-tms 24270  df-cncf 24831  df-limc 25827  df-dv 25828  df-constr 33889
This theorem is referenced by:  cos9thpinconstr  33950
  Copyright terms: Public domain W3C validator