Theorem coseq1 24674

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 11426	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℂ
2		2ne0 11462	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ≠ 0
3		divcan2 11018	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → (2 · (𝐴 / 2)) = 𝐴)
4	1, 2, 3	mp3an23 1581	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (2 · (𝐴 / 2)) = 𝐴)
5	4	fveq2d 6437	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘(2 · (𝐴 / 2))) = (cos‘𝐴))
6		halfcl 11583	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴 / 2) ∈ ℂ)
7		cos2tsin 15281	. . . . . . 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 2863	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (cos‘𝐴) = (1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))))
10	9	eqeq1d 2827	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))) = 1))
11	6	sincld 15232	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (sin‘(𝐴 / 2)) ∈ ℂ)
12	11	sqcld 13300	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) ∈ ℂ)
13		mulcl 10336	. . . . . . 7 ⊢ ((2 ∈ ℂ ∧ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) ∈ ℂ) → (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ∈ ℂ)
14	1, 12, 13	sylancr 581	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ∈ ℂ)
15		ax-1cn 10310	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℂ
16		subsub23 10606	. . . . . . 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 1580	. . . . . 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 2832	. . . . . 6 ⊢ ((1 − 1) = (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = (1 − 1))
20		1m1e0 11423	. . . . . . 7 ⊢ (1 − 1) = 0
21	20	eqeq2i 2837	. . . . . 6 ⊢ ((2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = (1 − 1) ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0)
22	19, 21	bitri 267	. . . . 5 ⊢ ((1 − 1) = (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0)
23	18, 22	syl6bb 279	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((1 − (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2))) = 1 ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0))
24	10, 23	bitrd 271	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0))
25		mul0or 10992	. . . . 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 581	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0 ↔ (2 = 0 ∨ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0)))
27	2	neii 3001	. . . . 5 ⊢ ¬ 2 = 0
28		biorf 965	. . . . 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 281	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((2 · ((sin‘(𝐴 / 2))↑2)) = 0 ↔ ((sin‘(𝐴 / 2))↑2) = 0))
31		sqeq0 13221	. . . 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 297	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (sin‘(𝐴 / 2)) = 0))
34		sineq0 24673	. . 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 464	. . . 4 ⊢ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
37		picn 24611	. . . . 5 ⊢ π ∈ ℂ
38		pire 24610	. . . . . 6 ⊢ π ∈ ℝ
39		pipos 24612	. . . . . 6 ⊢ 0 < π
40	38, 39	gt0ne0ii 10888	. . . . 5 ⊢ π ≠ 0
41	37, 40	pm3.2i 464	. . . 4 ⊢ (π ∈ ℂ ∧ π ≠ 0)
42		divdiv1 11062	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (π ∈ ℂ ∧ π ≠ 0)) → ((𝐴 / 2) / π) = (𝐴 / (2 · π)))
43	36, 41, 42	mp3an23 1581	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((𝐴 / 2) / π) = (𝐴 / (2 · π)))
44	43	eleq1d 2891	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((𝐴 / 2) / π) ∈ ℤ ↔ (𝐴 / (2 · π)) ∈ ℤ))
45	33, 35, 44	3bitrd 297	1 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((cos‘𝐴) = 1 ↔ (𝐴 / (2 · π)) ∈ ℤ))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 386   ∨ wo 878   = wceq 1656   ∈ wcel 2164   ≠ wne 2999  ‘cfv 6123  (class class class)co 6905  ℂcc 10250  0cc0 10252  1c1 10253   · cmul 10257   − cmin 10585   / cdiv 11009  2c2 11406  ℤcz 11704  ↑cexp 13154  sincsin 15166  cosccos 15167  πcpi 15169

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1894  ax-4 1908  ax-5 2009  ax-6 2075  ax-7 2112  ax-8 2166  ax-9 2173  ax-10 2192  ax-11 2207  ax-12 2220  ax-13 2389  ax-ext 2803  ax-rep 4994  ax-sep 5005  ax-nul 5013  ax-pow 5065  ax-pr 5127  ax-un 7209  ax-inf2 8815  ax-cnex 10308  ax-resscn 10309  ax-1cn 10310  ax-icn 10311  ax-addcl 10312  ax-addrcl 10313  ax-mulcl 10314  ax-mulrcl 10315  ax-mulcom 10316  ax-addass 10317  ax-mulass 10318  ax-distr 10319  ax-i2m1 10320  ax-1ne0 10321  ax-1rid 10322  ax-rnegex 10323  ax-rrecex 10324  ax-cnre 10325  ax-pre-lttri 10326  ax-pre-lttrn 10327  ax-pre-ltadd 10328  ax-pre-mulgt0 10329  ax-pre-sup 10330  ax-addf 10331  ax-mulf 10332

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 879  df-3or 1112  df-3an 1113  df-tru 1660  df-fal 1670  df-ex 1879  df-nf 1883  df-sb 2068  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4145  df-if 4307  df-pw 4380  df-sn 4398  df-pr 4400  df-tp 4402  df-op 4404  df-uni 4659  df-int 4698  df-iun 4742  df-iin 4743  df-br 4874  df-opab 4936  df-mpt 4953  df-tr 4976  df-id 5250  df-eprel 5255  df-po 5263  df-so 5264  df-fr 5301  df-se 5302  df-we 5303  df-xp 5348  df-rel 5349  df-cnv 5350  df-co 5351  df-dm 5352  df-rn 5353  df-res 5354  df-ima 5355  df-pred 5920  df-ord 5966  df-on 5967  df-lim 5968  df-suc 5969  df-iota 6086  df-fun 6125  df-fn 6126  df-f 6127  df-f1 6128  df-fo 6129  df-f1o 6130  df-fv 6131  df-isom 6132  df-riota 6866  df-ov 6908  df-oprab 6909  df-mpt2 6910  df-of 7157  df-om 7327  df-1st 7428  df-2nd 7429  df-supp 7560  df-wrecs 7672  df-recs 7734  df-rdg 7772  df-1o 7826  df-2o 7827  df-oadd 7830  df-er 8009  df-map 8124  df-pm 8125  df-ixp 8176  df-en 8223  df-dom 8224  df-sdom 8225  df-fin 8226  df-fsupp 8545  df-fi 8586  df-sup 8617  df-inf 8618  df-oi 8684  df-card 9078  df-cda 9305  df-pnf 10393  df-mnf 10394  df-xr 10395  df-ltxr 10396  df-le 10397  df-sub 10587  df-neg 10588  df-div 11010  df-nn 11351  df-2 11414  df-3 11415  df-4 11416  df-5 11417  df-6 11418  df-7 11419  df-8 11420  df-9 11421  df-n0 11619  df-z 11705  df-dec 11822  df-uz 11969  df-q 12072  df-rp 12113  df-xneg 12232  df-xadd 12233  df-xmul 12234  df-ioo 12467  df-ioc 12468  df-ico 12469  df-icc 12470  df-fz 12620  df-fzo 12761  df-fl 12888  df-mod 12964  df-seq 13096  df-exp 13155  df-fac 13354  df-bc 13383  df-hash 13411  df-shft 14184  df-cj 14216  df-re 14217  df-im 14218  df-sqrt 14352  df-abs 14353  df-limsup 14579  df-clim 14596  df-rlim 14597  df-sum 14794  df-ef 15170  df-sin 15172  df-cos 15173  df-pi 15175  df-struct 16224  df-ndx 16225  df-slot 16226  df-base 16228  df-sets 16229  df-ress 16230  df-plusg 16318  df-mulr 16319  df-starv 16320  df-sca 16321  df-vsca 16322  df-ip 16323  df-tset 16324  df-ple 16325  df-ds 16327  df-unif 16328  df-hom 16329  df-cco 16330  df-rest 16436  df-topn 16437  df-0g 16455  df-gsum 16456  df-topgen 16457  df-pt 16458  df-prds 16461  df-xrs 16515  df-qtop 16520  df-imas 16521  df-xps 16523  df-mre 16599  df-mrc 16600  df-acs 16602  df-mgm 17595  df-sgrp 17637  df-mnd 17648  df-submnd 17689  df-mulg 17895  df-cntz 18100  df-cmn 18548  df-psmet 20098  df-xmet 20099  df-met 20100  df-bl 20101  df-mopn 20102  df-fbas 20103  df-fg 20104  df-cnfld 20107  df-top 21069  df-topon 21086  df-topsp 21108  df-bases 21121  df-cld 21194  df-ntr 21195  df-cls 21196  df-nei 21273  df-lp 21311  df-perf 21312  df-cn 21402  df-cnp 21403  df-haus 21490  df-tx 21736  df-hmeo 21929  df-fil 22020  df-fm 22112  df-flim 22113  df-flf 22114  df-xms 22495  df-ms 22496  df-tms 22497  df-cncf 23051  df-limc 24029  df-dv 24030

This theorem is referenced by:  taupilem1  33706  dirkertrigeqlem1  41102  dirkertrigeq  41105