Theorem coseq1 25117

Description: A complex number whose cosine is one is an integer multiple of 2π. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2014.)

Assertion

Ref	Expression
coseq1	⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (𝐴 / (2 · π)) ∈ ℤ))

Proof of Theorem coseq1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2cn 11700	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℂ
2		2ne0 11729	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ≠ 0
3		divcan2 11295	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → (2 · (𝐴 / 2)) = 𝐴)
4	1, 2, 3	mp3an23 1450	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (2 · (𝐴 / 2)) = 𝐴)
5	4	fveq2d 6649	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘(2 · (𝐴 / 2))) = (cos‘𝐴))
6		halfcl 11850	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴 / 2) ∈ ℂ)
7		cos2tsin 15524	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 / 2) ∈ ℂ → (cos‘(2 · (𝐴 / 2))) = (1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))))
8	6, 7	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘(2 · (𝐴 / 2))) = (1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))))
9	5, 8	eqtr3d 2835	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘𝐴) = (1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))))
10	9	eqeq1d 2800	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))) = 1))
11	6	sincld 15475	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (sin‘(𝐴 / 2)) ∈ ℂ)
12	11	sqcld 13504	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) ∈ ℂ)
13		mulcl 10610	. . . . . . 7 ⊢ ((2 ∈ ℂ ∧ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) ∈ ℂ) → (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ∈ ℂ)
14	1, 12, 13	sylancr 590	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ∈ ℂ)
15		ax-1cn 10584	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℂ
16		subsub23 10880	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))) = 1 ↔ (1 − 1) = (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))))
17	15, 15, 16	mp3an13 1449	. . . . . 6 ⊢ ((2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ∈ ℂ → ((1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))) = 1 ↔ (1 − 1) = (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))))
18	14, 17	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))) = 1 ↔ (1 − 1) = (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))))
19		eqcom 2805	. . . . . 6 ⊢ ((1 − 1) = (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = (1 − 1))
20		1m1e0 11697	. . . . . . 7 ⊢ (1 − 1) = 0
21	20	eqeq2i 2811	. . . . . 6 ⊢ ((2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = (1 − 1) ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0)
22	19, 21	bitri 278	. . . . 5 ⊢ ((1 − 1) = (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0)
23	18, 22	syl6bb 290	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))) = 1 ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0))
24	10, 23	bitrd 282	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0))
25		mul0or 11269	. . . . 5 ⊢ ((2 ∈ ℂ ∧ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) ∈ ℂ) → ((2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0 ↔ (2 = 0 ∨ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0)))
26	1, 12, 25	sylancr 590	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0 ↔ (2 = 0 ∨ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0)))
27	2	neii 2989	. . . . 5 ⊢ ¬ 2 = 0
28		biorf 934	. . . . 5 ⊢ (¬ 2 = 0 → (((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0 ↔ (2 = 0 ∨ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0)))
29	27, 28	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0 ↔ (2 = 0 ∨ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0))
30	26, 29	syl6bbr 292	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0 ↔ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0))
31		sqeq0 13482	. . . 4 ⊢ ((sin‘(𝐴 / 2)) ∈ ℂ → (((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0 ↔ (sin‘(𝐴 / 2)) = 0))
32	11, 31	syl 17	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0 ↔ (sin‘(𝐴 / 2)) = 0))
33	24, 30, 32	3bitrd 308	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (sin‘(𝐴 / 2)) = 0))
34		sineq0 25116	. . 3 ⊢ ((𝐴 / 2) ∈ ℂ → ((sin‘(𝐴 / 2)) = 0 ↔ ((𝐴 / 2) / π) ∈ ℤ))
35	6, 34	syl 17	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((sin‘(𝐴 / 2)) = 0 ↔ ((𝐴 / 2) / π) ∈ ℤ))
36	1, 2	pm3.2i 474	. . . 4 ⊢ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
37		picn 25052	. . . . 5 ⊢ π ∈ ℂ
38		pire 25051	. . . . . 6 ⊢ π ∈ ℝ
39		pipos 25053	. . . . . 6 ⊢ 0 < π
40	38, 39	gt0ne0ii 11165	. . . . 5 ⊢ π ≠ 0
41	37, 40	pm3.2i 474	. . . 4 ⊢ (π ∈ ℂ ∧ π ≠ 0)
42		divdiv1 11340	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (π ∈ ℂ ∧ π ≠ 0)) → ((𝐴 / 2) / π) = (𝐴 / (2 · π)))
43	36, 41, 42	mp3an23 1450	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((𝐴 / 2) / π) = (𝐴 / (2 · π)))
44	43	eleq1d 2874	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((𝐴 / 2) / π) ∈ ℤ ↔ (𝐴 / (2 · π)) ∈ ℤ))
45	33, 35, 44	3bitrd 308	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (𝐴 / (2 · π)) ∈ ℤ))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∨ wo 844   = wceq 1538   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2987  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  ℂcc 10524  0cc0 10526  1c1 10527   · cmul 10531   − cmin 10859   / cdiv 11286  2c2 11680  ℤcz 11969  ↑cexp 13425  sincsin 15409  cosccos 15410  πcpi 15412

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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-inf2 9088  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604  ax-addf 10605  ax-mulf 10606

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-int 4839  df-iun 4883  df-iin 4884  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-se 5479  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-isom 6333  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-of 7389  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-supp 7814  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-2o 8086  df-oadd 8089  df-er 8272  df-map 8391  df-pm 8392  df-ixp 8445  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-fsupp 8818  df-fi 8859  df-sup 8890  df-inf 8891  df-oi 8958  df-card 9352  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-4 11690  df-5 11691  df-6 11692  df-7 11693  df-8 11694  df-9 11695  df-n0 11886  df-z 11970  df-dec 12087  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xneg 12495  df-xadd 12496  df-xmul 12497  df-ioo 12730  df-ioc 12731  df-ico 12732  df-icc 12733  df-fz 12886  df-fzo 13029  df-fl 13157  df-mod 13233  df-seq 13365  df-exp 13426  df-fac 13630  df-bc 13659  df-hash 13687  df-shft 14418  df-cj 14450  df-re 14451  df-im 14452  df-sqrt 14586  df-abs 14587  df-limsup 14820  df-clim 14837  df-rlim 14838  df-sum 15035  df-ef 15413  df-sin 15415  df-cos 15416  df-pi 15418  df-struct 16477  df-ndx 16478  df-slot 16479  df-base 16481  df-sets 16482  df-ress 16483  df-plusg 16570  df-mulr 16571  df-starv 16572  df-sca 16573  df-vsca 16574  df-ip 16575  df-tset 16576  df-ple 16577  df-ds 16579  df-unif 16580  df-hom 16581  df-cco 16582  df-rest 16688  df-topn 16689  df-0g 16707  df-gsum 16708  df-topgen 16709  df-pt 16710  df-prds 16713  df-xrs 16767  df-qtop 16772  df-imas 16773  df-xps 16775  df-mre 16849  df-mrc 16850  df-acs 16852  df-mgm 17844  df-sgrp 17893  df-mnd 17904  df-submnd 17949  df-mulg 18217  df-cntz 18439  df-cmn 18900  df-psmet 20083  df-xmet 20084  df-met 20085  df-bl 20086  df-mopn 20087  df-fbas 20088  df-fg 20089  df-cnfld 20092  df-top 21499  df-topon 21516  df-topsp 21538  df-bases 21551  df-cld 21624  df-ntr 21625  df-cls 21626  df-nei 21703  df-lp 21741  df-perf 21742  df-cn 21832  df-cnp 21833  df-haus 21920  df-tx 22167  df-hmeo 22360  df-fil 22451  df-fm 22543  df-flim 22544  df-flf 22545  df-xms 22927  df-ms 22928  df-tms 22929  df-cncf 23483  df-limc 24469  df-dv 24470

This theorem is referenced by:  cos02pilt1  25118  taupilem1  34735  dirkertrigeqlem1  42740  dirkertrigeq  42743