MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  efeq1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem efeq1 26037
Description: A complex number whose exponential is one is an integer multiple of 2Ο€i. (Contributed by NM, 17-Aug-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 10-May-2014.)
Assertion
Ref Expression
efeq1 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜π΄) = 1 ↔ (𝐴 / (i Β· (2 Β· Ο€))) ∈ β„€))

Proof of Theorem efeq1
StepHypRef Expression
1 halfcl 12437 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (𝐴 / 2) ∈ β„‚)
2 ax-icn 11169 . . . . 5 i ∈ β„‚
3 ine0 11649 . . . . 5 i β‰  0
4 divcl 11878 . . . . 5 (((𝐴 / 2) ∈ β„‚ ∧ i ∈ β„‚ ∧ i β‰  0) β†’ ((𝐴 / 2) / i) ∈ β„‚)
52, 3, 4mp3an23 1454 . . . 4 ((𝐴 / 2) ∈ β„‚ β†’ ((𝐴 / 2) / i) ∈ β„‚)
61, 5syl 17 . . 3 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((𝐴 / 2) / i) ∈ β„‚)
7 sineq0 26033 . . 3 (((𝐴 / 2) / i) ∈ β„‚ β†’ ((sinβ€˜((𝐴 / 2) / i)) = 0 ↔ (((𝐴 / 2) / i) / Ο€) ∈ β„€))
86, 7syl 17 . 2 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((sinβ€˜((𝐴 / 2) / i)) = 0 ↔ (((𝐴 / 2) / i) / Ο€) ∈ β„€))
9 sinval 16065 . . . . . 6 (((𝐴 / 2) / i) ∈ β„‚ β†’ (sinβ€˜((𝐴 / 2) / i)) = (((expβ€˜(i Β· ((𝐴 / 2) / i))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· ((𝐴 / 2) / i)))) / (2 Β· i)))
106, 9syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (sinβ€˜((𝐴 / 2) / i)) = (((expβ€˜(i Β· ((𝐴 / 2) / i))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· ((𝐴 / 2) / i)))) / (2 Β· i)))
11 divcan2 11880 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 / 2) ∈ β„‚ ∧ i ∈ β„‚ ∧ i β‰  0) β†’ (i Β· ((𝐴 / 2) / i)) = (𝐴 / 2))
122, 3, 11mp3an23 1454 . . . . . . . . 9 ((𝐴 / 2) ∈ β„‚ β†’ (i Β· ((𝐴 / 2) / i)) = (𝐴 / 2))
131, 12syl 17 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (i Β· ((𝐴 / 2) / i)) = (𝐴 / 2))
1413fveq2d 6896 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(i Β· ((𝐴 / 2) / i))) = (expβ€˜(𝐴 / 2)))
15 mulneg1 11650 . . . . . . . . . 10 ((i ∈ β„‚ ∧ ((𝐴 / 2) / i) ∈ β„‚) β†’ (-i Β· ((𝐴 / 2) / i)) = -(i Β· ((𝐴 / 2) / i)))
162, 6, 15sylancr 588 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (-i Β· ((𝐴 / 2) / i)) = -(i Β· ((𝐴 / 2) / i)))
1713negeqd 11454 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ -(i Β· ((𝐴 / 2) / i)) = -(𝐴 / 2))
1816, 17eqtrd 2773 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (-i Β· ((𝐴 / 2) / i)) = -(𝐴 / 2))
1918fveq2d 6896 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(-i Β· ((𝐴 / 2) / i))) = (expβ€˜-(𝐴 / 2)))
2014, 19oveq12d 7427 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜(i Β· ((𝐴 / 2) / i))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· ((𝐴 / 2) / i)))) = ((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))))
2120oveq1d 7424 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((expβ€˜(i Β· ((𝐴 / 2) / i))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· ((𝐴 / 2) / i)))) / (2 Β· i)) = (((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (2 Β· i)))
2210, 21eqtrd 2773 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (sinβ€˜((𝐴 / 2) / i)) = (((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (2 Β· i)))
2322eqeq1d 2735 . . 3 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((sinβ€˜((𝐴 / 2) / i)) = 0 ↔ (((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (2 Β· i)) = 0))
24 efcl 16026 . . . . . 6 ((𝐴 / 2) ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(𝐴 / 2)) ∈ β„‚)
251, 24syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(𝐴 / 2)) ∈ β„‚)
261negcld 11558 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ -(𝐴 / 2) ∈ β„‚)
27 efcl 16026 . . . . . 6 (-(𝐴 / 2) ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜-(𝐴 / 2)) ∈ β„‚)
2826, 27syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜-(𝐴 / 2)) ∈ β„‚)
2925, 28subcld 11571 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) ∈ β„‚)
30 2cn 12287 . . . . . 6 2 ∈ β„‚
3130, 2mulcli 11221 . . . . 5 (2 Β· i) ∈ β„‚
32 2ne0 12316 . . . . . 6 2 β‰  0
3330, 2, 32, 3mulne0i 11857 . . . . 5 (2 Β· i) β‰  0
34 diveq0 11882 . . . . 5 ((((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) ∈ β„‚ ∧ (2 Β· i) ∈ β„‚ ∧ (2 Β· i) β‰  0) β†’ ((((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (2 Β· i)) = 0 ↔ ((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = 0))
3531, 33, 34mp3an23 1454 . . . 4 (((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) ∈ β„‚ β†’ ((((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (2 Β· i)) = 0 ↔ ((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = 0))
3629, 35syl 17 . . 3 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (2 Β· i)) = 0 ↔ ((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = 0))
37 efne0 16040 . . . . . . . 8 (-(𝐴 / 2) ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜-(𝐴 / 2)) β‰  0)
3826, 37syl 17 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜-(𝐴 / 2)) β‰  0)
3925, 28, 28, 38divsubdird 12029 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = (((expβ€˜(𝐴 / 2)) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))) βˆ’ ((expβ€˜-(𝐴 / 2)) / (expβ€˜-(𝐴 / 2)))))
40 efsub 16043 . . . . . . . . 9 (((𝐴 / 2) ∈ β„‚ ∧ -(𝐴 / 2) ∈ β„‚) β†’ (expβ€˜((𝐴 / 2) βˆ’ -(𝐴 / 2))) = ((expβ€˜(𝐴 / 2)) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))))
411, 26, 40syl2anc 585 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜((𝐴 / 2) βˆ’ -(𝐴 / 2))) = ((expβ€˜(𝐴 / 2)) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))))
421, 1subnegd 11578 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((𝐴 / 2) βˆ’ -(𝐴 / 2)) = ((𝐴 / 2) + (𝐴 / 2)))
43 2halves 12440 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((𝐴 / 2) + (𝐴 / 2)) = 𝐴)
4442, 43eqtrd 2773 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((𝐴 / 2) βˆ’ -(𝐴 / 2)) = 𝐴)
4544fveq2d 6896 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜((𝐴 / 2) βˆ’ -(𝐴 / 2))) = (expβ€˜π΄))
4641, 45eqtr3d 2775 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜(𝐴 / 2)) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = (expβ€˜π΄))
4728, 38dividd 11988 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜-(𝐴 / 2)) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = 1)
4846, 47oveq12d 7427 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((expβ€˜(𝐴 / 2)) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))) βˆ’ ((expβ€˜-(𝐴 / 2)) / (expβ€˜-(𝐴 / 2)))) = ((expβ€˜π΄) βˆ’ 1))
4939, 48eqtrd 2773 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = ((expβ€˜π΄) βˆ’ 1))
5049eqeq1d 2735 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = 0 ↔ ((expβ€˜π΄) βˆ’ 1) = 0))
5129, 28, 38diveq0ad 12000 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) / (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = 0 ↔ ((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = 0))
52 efcl 16026 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜π΄) ∈ β„‚)
53 ax-1cn 11168 . . . . 5 1 ∈ β„‚
54 subeq0 11486 . . . . 5 (((expβ€˜π΄) ∈ β„‚ ∧ 1 ∈ β„‚) β†’ (((expβ€˜π΄) βˆ’ 1) = 0 ↔ (expβ€˜π΄) = 1))
5552, 53, 54sylancl 587 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((expβ€˜π΄) βˆ’ 1) = 0 ↔ (expβ€˜π΄) = 1))
5650, 51, 553bitr3d 309 . . 3 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((expβ€˜(𝐴 / 2)) βˆ’ (expβ€˜-(𝐴 / 2))) = 0 ↔ (expβ€˜π΄) = 1))
5723, 36, 563bitrd 305 . 2 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((sinβ€˜((𝐴 / 2) / i)) = 0 ↔ (expβ€˜π΄) = 1))
58 2cnne0 12422 . . . . . 6 (2 ∈ β„‚ ∧ 2 β‰  0)
592, 3pm3.2i 472 . . . . . 6 (i ∈ β„‚ ∧ i β‰  0)
60 divdiv32 11922 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ β„‚ ∧ (2 ∈ β„‚ ∧ 2 β‰  0) ∧ (i ∈ β„‚ ∧ i β‰  0)) β†’ ((𝐴 / 2) / i) = ((𝐴 / i) / 2))
6158, 59, 60mp3an23 1454 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((𝐴 / 2) / i) = ((𝐴 / i) / 2))
6261oveq1d 7424 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((𝐴 / 2) / i) / Ο€) = (((𝐴 / i) / 2) / Ο€))
63 divcl 11878 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ β„‚ ∧ i ∈ β„‚ ∧ i β‰  0) β†’ (𝐴 / i) ∈ β„‚)
642, 3, 63mp3an23 1454 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (𝐴 / i) ∈ β„‚)
65 picn 25969 . . . . . . . 8 Ο€ ∈ β„‚
66 pire 25968 . . . . . . . . 9 Ο€ ∈ ℝ
67 pipos 25970 . . . . . . . . 9 0 < Ο€
6866, 67gt0ne0ii 11750 . . . . . . . 8 Ο€ β‰  0
6965, 68pm3.2i 472 . . . . . . 7 (Ο€ ∈ β„‚ ∧ Ο€ β‰  0)
70 divdiv1 11925 . . . . . . 7 (((𝐴 / i) ∈ β„‚ ∧ (2 ∈ β„‚ ∧ 2 β‰  0) ∧ (Ο€ ∈ β„‚ ∧ Ο€ β‰  0)) β†’ (((𝐴 / i) / 2) / Ο€) = ((𝐴 / i) / (2 Β· Ο€)))
7158, 69, 70mp3an23 1454 . . . . . 6 ((𝐴 / i) ∈ β„‚ β†’ (((𝐴 / i) / 2) / Ο€) = ((𝐴 / i) / (2 Β· Ο€)))
7264, 71syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((𝐴 / i) / 2) / Ο€) = ((𝐴 / i) / (2 Β· Ο€)))
7330, 65mulcli 11221 . . . . . . 7 (2 Β· Ο€) ∈ β„‚
7430, 65, 32, 68mulne0i 11857 . . . . . . 7 (2 Β· Ο€) β‰  0
7573, 74pm3.2i 472 . . . . . 6 ((2 Β· Ο€) ∈ β„‚ ∧ (2 Β· Ο€) β‰  0)
76 divdiv1 11925 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ β„‚ ∧ (i ∈ β„‚ ∧ i β‰  0) ∧ ((2 Β· Ο€) ∈ β„‚ ∧ (2 Β· Ο€) β‰  0)) β†’ ((𝐴 / i) / (2 Β· Ο€)) = (𝐴 / (i Β· (2 Β· Ο€))))
7759, 75, 76mp3an23 1454 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((𝐴 / i) / (2 Β· Ο€)) = (𝐴 / (i Β· (2 Β· Ο€))))
7872, 77eqtrd 2773 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((𝐴 / i) / 2) / Ο€) = (𝐴 / (i Β· (2 Β· Ο€))))
7962, 78eqtrd 2773 . . 3 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((𝐴 / 2) / i) / Ο€) = (𝐴 / (i Β· (2 Β· Ο€))))
8079eleq1d 2819 . 2 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((((𝐴 / 2) / i) / Ο€) ∈ β„€ ↔ (𝐴 / (i Β· (2 Β· Ο€))) ∈ β„€))
818, 57, 803bitr3d 309 1 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜π΄) = 1 ↔ (𝐴 / (i Β· (2 Β· Ο€))) ∈ β„€))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 397   = wceq 1542   ∈ wcel 2107   β‰  wne 2941  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  β„‚cc 11108  0cc0 11110  1c1 11111  ici 11112   + caddc 11113   Β· cmul 11115   βˆ’ cmin 11444  -cneg 11445   / cdiv 11871  2c2 12267  β„€cz 12558  expce 16005  sincsin 16007  Ο€cpi 16010
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-inf2 9636  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188  ax-addf 11189  ax-mulf 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-tp 4634  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-iin 5001  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-isom 6553  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-of 7670  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-supp 8147  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-2o 8467  df-er 8703  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9362  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9505  df-card 9934  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-4 12277  df-5 12278  df-6 12279  df-7 12280  df-8 12281  df-9 12282  df-n0 12473  df-z 12559  df-dec 12678  df-uz 12823  df-q 12933  df-rp 12975  df-xneg 13092  df-xadd 13093  df-xmul 13094  df-ioo 13328  df-ioc 13329  df-ico 13330  df-icc 13331  df-fz 13485  df-fzo 13628  df-fl 13757  df-mod 13835  df-seq 13967  df-exp 14028  df-fac 14234  df-bc 14263  df-hash 14291  df-shft 15014  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-limsup 15415  df-clim 15432  df-rlim 15433  df-sum 15633  df-ef 16011  df-sin 16013  df-cos 16014  df-pi 16016  df-struct 17080  df-sets 17097  df-slot 17115  df-ndx 17127  df-base 17145  df-ress 17174  df-plusg 17210  df-mulr 17211  df-starv 17212  df-sca 17213  df-vsca 17214  df-ip 17215  df-tset 17216  df-ple 17217  df-ds 17219  df-unif 17220  df-hom 17221  df-cco 17222  df-rest 17368  df-topn 17369  df-0g 17387  df-gsum 17388  df-topgen 17389  df-pt 17390  df-prds 17393  df-xrs 17448  df-qtop 17453  df-imas 17454  df-xps 17456  df-mre 17530  df-mrc 17531  df-acs 17533  df-mgm 18561  df-sgrp 18610  df-mnd 18626  df-submnd 18672  df-mulg 18951  df-cntz 19181  df-cmn 19650  df-psmet 20936  df-xmet 20937  df-met 20938  df-bl 20939  df-mopn 20940  df-fbas 20941  df-fg 20942  df-cnfld 20945  df-top 22396  df-topon 22413  df-topsp 22435  df-bases 22449  df-cld 22523  df-ntr 22524  df-cls 22525  df-nei 22602  df-lp 22640  df-perf 22641  df-cn 22731  df-cnp 22732  df-haus 22819  df-tx 23066  df-hmeo 23259  df-fil 23350  df-fm 23442  df-flim 23443  df-flf 23444  df-xms 23826  df-ms 23827  df-tms 23828  df-cncf 24394  df-limc 25383  df-dv 25384
This theorem is referenced by:  efif1olem4  26054  eflogeq  26110  root1eq1  26263  ang180lem1  26314  proot1ex  41943
  Copyright terms: Public domain W3C validator