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 34088
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 12582 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
21zconstr 34063 . . 3 (⊤ → 0 ∈ Constr)
3 1zzd 12604 . . . 4 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
43zconstr 34063 . . 3 (⊤ → 1 ∈ Constr)
54constrnegcl 34062 . . 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 12298 . . . . . . . 8 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
10 picn 26523 . . . . . . . . 9 π ∈ ℂ
1110a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → π ∈ ℂ)
129, 11mulcld 11204 . . . . . . 7 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
138, 12mulcld 11204 . . . . . 6 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
14 3cn 12301 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
1514a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
16 3ne0 12329 . . . . . . 7 3 ≠ 0
1716a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 3 ≠ 0)
1813, 15, 17divcld 11969 . . . . 5 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
1918efcld 16115 . . . 4 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
206, 19eqeltrid 2868 . . 3 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
21 0cnd 11174 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℂ)
225constrcn 34059 . . . 4 (⊤ → -1 ∈ ℂ)
23 1cnd 11177 . . . . . . 7 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
2421, 23subnegd 11551 . . . . . 6 (⊤ → (0 − -1) = (0 + 1))
2523addlidd 11386 . . . . . 6 (⊤ → (0 + 1) = 1)
2624, 25eqtrd 2799 . . . . 5 (⊤ → (0 − -1) = 1)
27 ax-1ne0 11144 . . . . . 6 1 ≠ 0
2827a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 1 ≠ 0)
2926, 28eqnetrd 3026 . . . 4 (⊤ → (0 − -1) ≠ 0)
3021, 22, 29subne0ad 11555 . . 3 (⊤ → 0 ≠ -1)
318, 12, 15, 17divassd 12004 . . . . . . . 8 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) = (i · ((2 · π) / 3)))
3231fveq2d 6873 . . . . . . 7 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) = (exp‘(i · ((2 · π) / 3))))
3332fveq2d 6873 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = (abs‘(exp‘(i · ((2 · π) / 3)))))
34 2re 12294 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
3534a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → 2 ∈ ℝ)
36 pire 26521 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℝ
3736a1i 11 . . . . . . . . 9 (⊤ → π ∈ ℝ)
3835, 37remulcld 11214 . . . . . . . 8 (⊤ → (2 · π) ∈ ℝ)
39 3re 12300 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℝ
4039a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℝ)
4138, 40, 17redivcld 12021 . . . . . . 7 (⊤ → ((2 · π) / 3) ∈ ℝ)
42 absefi 16230 . . . . . . 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 2799 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))) = 1)
456a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
4645fveq2d 6873 . . . . 5 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘(exp‘((i · (2 · π)) / 3))))
47 1red 11184 . . . . . 6 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
48 0le1 11712 . . . . . . 7 0 ≤ 1
4948a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 0 ≤ 1)
5047, 49absidd 15452 . . . . 5 (⊤ → (abs‘1) = 1)
5144, 46, 503eqtr4d 2809 . . . 4 (⊤ → (abs‘𝑂) = (abs‘1))
5220subid1d 11533 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − 0) = 𝑂)
5352fveq2d 6873 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘𝑂))
5423subid1d 11533 . . . . 5 (⊤ → (1 − 0) = 1)
5554fveq2d 6873 . . . 4 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = (abs‘1))
5651, 53, 553eqtr4d 2809 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − 0)) = (abs‘(1 − 0)))
5720, 23subnegd 11551 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 − -1) = (𝑂 + 1))
5820, 23addcld 11203 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂 + 1) ∈ ℂ)
5920sqcld 14159 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂↑2) ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11387 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)))
616cos9thpiminplylem3 34083 . . . . . . . . 9 ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0
6261a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝑂↑2) + (𝑂 + 1)) = 0)
6360, 62eqtrd 2799 . . . . . . 7 (⊤ → ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0)
64 addeq0 11612 . . . . . . . 8 (((𝑂 + 1) ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ) → (((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0 ↔ (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2)))
6564biimpa 480 . . . . . . 7 ((((𝑂 + 1) ∈ ℂ ∧ (𝑂↑2) ∈ ℂ) ∧ ((𝑂 + 1) + (𝑂↑2)) = 0) → (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2))
6658, 59, 63, 65syl21anc 848 . . . . . 6 (⊤ → (𝑂 + 1) = -(𝑂↑2))
6757, 66eqtrd 2799 . . . . 5 (⊤ → (𝑂 − -1) = -(𝑂↑2))
6867fveq2d 6873 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘-(𝑂↑2)))
6959absnegd 15481 . . . 4 (⊤ → (abs‘-(𝑂↑2)) = (abs‘(𝑂↑2)))
70 2nn0 12500 . . . . . . 7 2 ∈ ℕ0
7170a1i 11 . . . . . 6 (⊤ → 2 ∈ ℕ0)
7220, 71absexpd 15484 . . . . 5 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = ((abs‘𝑂)↑2))
7346, 44eqtrd 2799 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘𝑂) = 1)
7473oveq1d 7413 . . . . 5 (⊤ → ((abs‘𝑂)↑2) = (1↑2))
75 sq1 14210 . . . . . 6 (1↑2) = 1
7655, 50eqtrd 2799 . . . . . 6 (⊤ → (abs‘(1 − 0)) = 1)
7775, 76eqtr4id 2818 . . . . 5 (⊤ → (1↑2) = (abs‘(1 − 0)))
7872, 74, 773eqtrd 2803 . . . 4 (⊤ → (abs‘(𝑂↑2)) = (abs‘(1 − 0)))
7968, 69, 783eqtrd 2803 . . 3 (⊤ → (abs‘(𝑂 − -1)) = (abs‘(1 − 0)))
802, 4, 2, 5, 4, 2, 20, 30, 56, 79constrcccl 34057 . 2 (⊤ → 𝑂 ∈ Constr)
8180mptru 1569 1 𝑂 ∈ Constr
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 399   = wceq 1562  wtru 1563  wcel 2144  wne 2959   class class class wbr 5102  cfv 6523  (class class class)co 7398  cc 11073  cr 11074  0cc0 11075  1c1 11076  ici 11077   + caddc 11078   · cmul 11080  cle 11219  cmin 11416  -cneg 11417   / cdiv 11846  2c2 12274  3c3 12275  0cn0 12483  cexp 14076  abscabs 15263  expce 16093  πcpi 16098  Constrcconstr 34028
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-rep 5229  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-inf2 9598  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 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-se 5603  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-isom 6532  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-of 7662  df-om 7849  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-supp 8143  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-rdg 8383  df-1o 8439  df-2o 8440  df-er 8680  df-map 8812  df-pm 8813  df-ixp 8882  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-fin 8933  df-fsupp 9310  df-fi 9359  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-card 9899  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-div 11847  df-nn 12213  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12484  df-z 12571  df-dec 12691  df-uz 12842  df-q 12952  df-rp 12996  df-xneg 13116  df-xadd 13117  df-xmul 13118  df-ioo 13355  df-ioc 13356  df-ico 13357  df-icc 13358  df-fz 13515  df-fzo 13662  df-fl 13804  df-mod 13882  df-seq 14017  df-exp 14077  df-fac 14289  df-bc 14318  df-hash 14346  df-shft 15082  df-cj 15128  df-re 15129  df-im 15130  df-sqrt 15264  df-abs 15265  df-limsup 15500  df-clim 15517  df-rlim 15518  df-sum 15716  df-ef 16099  df-sin 16101  df-cos 16102  df-pi 16104  df-struct 17185  df-sets 17202  df-slot 17220  df-ndx 17232  df-base 17248  df-ress 17269  df-plusg 17301  df-mulr 17302  df-starv 17303  df-sca 17304  df-vsca 17305  df-ip 17306  df-tset 17307  df-ple 17308  df-ds 17310  df-unif 17311  df-hom 17312  df-cco 17313  df-rest 17453  df-topn 17454  df-0g 17472  df-gsum 17473  df-topgen 17474  df-pt 17475  df-prds 17478  df-xrs 17534  df-qtop 17539  df-imas 17540  df-xps 17542  df-mre 17616  df-mrc 17617  df-acs 17619  df-mgm 18676  df-sgrp 18755  df-mnd 18771  df-submnd 18820  df-mulg 19112  df-cntz 19359  df-cmn 19824  df-psmet 21418  df-xmet 21419  df-met 21420  df-bl 21421  df-mopn 21422  df-fbas 21423  df-fg 21424  df-cnfld 21427  df-top 22956  df-topon 22973  df-topsp 22995  df-bases 23008  df-cld 23081  df-ntr 23082  df-cls 23083  df-nei 23160  df-lp 23198  df-perf 23199  df-cn 23289  df-cnp 23290  df-haus 23377  df-tx 23624  df-hmeo 23817  df-fil 23908  df-fm 24000  df-flim 24001  df-flf 24002  df-xms 24382  df-ms 24383  df-tms 24384  df-cncf 24942  df-limc 25930  df-dv 25931  df-constr 34029
This theorem is referenced by:  cos9thpinconstr  34090
  Copyright terms: Public domain W3C validator