Proof of Theorem efi4p
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | ax-icn 11214 |
. . . 4
⊢ i ∈
ℂ |
| 2 | | mulcl 11239 |
. . . 4
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℂ) → (i · 𝐴) ∈ ℂ) |
| 3 | 1, 2 | mpan 690 |
. . 3
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (i
· 𝐴) ∈
ℂ) |
| 4 | | efi4p.1 |
. . . 4
⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((i
· 𝐴)↑𝑛) / (!‘𝑛))) |
| 5 | 4 | ef4p 16149 |
. . 3
⊢ ((i
· 𝐴) ∈ ℂ
→ (exp‘(i · 𝐴)) = ((((1 + (i · 𝐴)) + (((i · 𝐴)↑2) / 2)) + (((i · 𝐴)↑3) / 6)) + Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘))) |
| 6 | 3, 5 | syl 17 |
. 2
⊢ (𝐴 ∈ ℂ →
(exp‘(i · 𝐴))
= ((((1 + (i · 𝐴)) +
(((i · 𝐴)↑2) /
2)) + (((i · 𝐴)↑3) / 6)) + Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘))) |
| 7 | | ax-1cn 11213 |
. . . . . 6
⊢ 1 ∈
ℂ |
| 8 | | addcl 11237 |
. . . . . 6
⊢ ((1
∈ ℂ ∧ (i · 𝐴) ∈ ℂ) → (1 + (i ·
𝐴)) ∈
ℂ) |
| 9 | 7, 3, 8 | sylancr 587 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (1 + (i
· 𝐴)) ∈
ℂ) |
| 10 | 3 | sqcld 14184 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑2) ∈
ℂ) |
| 11 | 10 | halfcld 12511 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑2) / 2)
∈ ℂ) |
| 12 | | 3nn0 12544 |
. . . . . . 7
⊢ 3 ∈
ℕ0 |
| 13 | | expcl 14120 |
. . . . . . 7
⊢ (((i
· 𝐴) ∈ ℂ
∧ 3 ∈ ℕ0) → ((i · 𝐴)↑3) ∈ ℂ) |
| 14 | 3, 12, 13 | sylancl 586 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑3) ∈
ℂ) |
| 15 | | 6cn 12357 |
. . . . . . 7
⊢ 6 ∈
ℂ |
| 16 | | 6re 12356 |
. . . . . . . 8
⊢ 6 ∈
ℝ |
| 17 | | 6pos 12376 |
. . . . . . . 8
⊢ 0 <
6 |
| 18 | 16, 17 | gt0ne0ii 11799 |
. . . . . . 7
⊢ 6 ≠
0 |
| 19 | | divcl 11928 |
. . . . . . 7
⊢ ((((i
· 𝐴)↑3) ∈
ℂ ∧ 6 ∈ ℂ ∧ 6 ≠ 0) → (((i · 𝐴)↑3) / 6) ∈
ℂ) |
| 20 | 15, 18, 19 | mp3an23 1455 |
. . . . . 6
⊢ (((i
· 𝐴)↑3) ∈
ℂ → (((i · 𝐴)↑3) / 6) ∈
ℂ) |
| 21 | 14, 20 | syl 17 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑3) / 6)
∈ ℂ) |
| 22 | 9, 11, 21 | addassd 11283 |
. . . 4
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((1 + (i
· 𝐴)) + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6)) = ((1 + (i · 𝐴))
+ ((((i · 𝐴)↑2)
/ 2) + (((i · 𝐴)↑3) / 6)))) |
| 23 | 7 | a1i 11 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → 1 ∈
ℂ) |
| 24 | 23, 3, 11, 21 | add4d 11490 |
. . . 4
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((1 + (i
· 𝐴)) + ((((i
· 𝐴)↑2) / 2) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6))) = ((1 + (((i · 𝐴)↑2) / 2)) + ((i · 𝐴) + (((i · 𝐴)↑3) /
6)))) |
| 25 | | 2nn0 12543 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ 2 ∈
ℕ0 |
| 26 | | mulexp 14142 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℕ0) → ((i · 𝐴)↑2) = ((i↑2) ·
(𝐴↑2))) |
| 27 | 1, 25, 26 | mp3an13 1454 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑2) =
((i↑2) · (𝐴↑2))) |
| 28 | | i2 14241 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢
(i↑2) = -1 |
| 29 | 28 | oveq1i 7441 |
. . . . . . . . . . 11
⊢
((i↑2) · (𝐴↑2)) = (-1 · (𝐴↑2)) |
| 30 | 29 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴 ∈ ℂ →
((i↑2) · (𝐴↑2)) = (-1 · (𝐴↑2))) |
| 31 | | sqcl 14158 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴↑2) ∈
ℂ) |
| 32 | 31 | mulm1d 11715 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (-1
· (𝐴↑2)) =
-(𝐴↑2)) |
| 33 | 27, 30, 32 | 3eqtrd 2781 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑2) =
-(𝐴↑2)) |
| 34 | 33 | oveq1d 7446 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑2) / 2) =
(-(𝐴↑2) /
2)) |
| 35 | | 2cn 12341 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 2 ∈
ℂ |
| 36 | | 2ne0 12370 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 2 ≠
0 |
| 37 | | divneg 11959 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝐴↑2) ∈ ℂ ∧ 2
∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → -((𝐴↑2) / 2) = (-(𝐴↑2) / 2)) |
| 38 | 35, 36, 37 | mp3an23 1455 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝐴↑2) ∈ ℂ →
-((𝐴↑2) / 2) =
(-(𝐴↑2) /
2)) |
| 39 | 31, 38 | syl 17 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → -((𝐴↑2) / 2) = (-(𝐴↑2) / 2)) |
| 40 | 34, 39 | eqtr4d 2780 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑2) / 2) =
-((𝐴↑2) /
2)) |
| 41 | 40 | oveq2d 7447 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (1 + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) =
(1 + -((𝐴↑2) /
2))) |
| 42 | 31 | halfcld 12511 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((𝐴↑2) / 2) ∈
ℂ) |
| 43 | | negsub 11557 |
. . . . . . 7
⊢ ((1
∈ ℂ ∧ ((𝐴↑2) / 2) ∈ ℂ) → (1 +
-((𝐴↑2) / 2)) = (1
− ((𝐴↑2) /
2))) |
| 44 | 7, 42, 43 | sylancr 587 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (1 +
-((𝐴↑2) / 2)) = (1
− ((𝐴↑2) /
2))) |
| 45 | 41, 44 | eqtrd 2777 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (1 + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) =
(1 − ((𝐴↑2) /
2))) |
| 46 | | mulexp 14142 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → ((i · 𝐴)↑3) = ((i↑3) ·
(𝐴↑3))) |
| 47 | 1, 12, 46 | mp3an13 1454 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑3) =
((i↑3) · (𝐴↑3))) |
| 48 | | i3 14242 |
. . . . . . . . . . 11
⊢
(i↑3) = -i |
| 49 | 48 | oveq1i 7441 |
. . . . . . . . . 10
⊢
((i↑3) · (𝐴↑3)) = (-i · (𝐴↑3)) |
| 50 | 47, 49 | eqtrdi 2793 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴)↑3) = (-i
· (𝐴↑3))) |
| 51 | 50 | oveq1d 7446 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑3) / 6) =
((-i · (𝐴↑3)) /
6)) |
| 52 | | expcl 14120 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 3 ∈
ℕ0) → (𝐴↑3) ∈ ℂ) |
| 53 | 12, 52 | mpan2 691 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴↑3) ∈
ℂ) |
| 54 | | negicn 11509 |
. . . . . . . . . 10
⊢ -i ∈
ℂ |
| 55 | 15, 18 | pm3.2i 470 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (6 ∈
ℂ ∧ 6 ≠ 0) |
| 56 | | divass 11940 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((-i
∈ ℂ ∧ (𝐴↑3) ∈ ℂ ∧ (6 ∈
ℂ ∧ 6 ≠ 0)) → ((-i · (𝐴↑3)) / 6) = (-i · ((𝐴↑3) / 6))) |
| 57 | 54, 55, 56 | mp3an13 1454 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝐴↑3) ∈ ℂ →
((-i · (𝐴↑3)) /
6) = (-i · ((𝐴↑3) / 6))) |
| 58 | 53, 57 | syl 17 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((-i
· (𝐴↑3)) / 6) =
(-i · ((𝐴↑3) /
6))) |
| 59 | | divcl 11928 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝐴↑3) ∈ ℂ ∧ 6
∈ ℂ ∧ 6 ≠ 0) → ((𝐴↑3) / 6) ∈
ℂ) |
| 60 | 15, 18, 59 | mp3an23 1455 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝐴↑3) ∈ ℂ →
((𝐴↑3) / 6) ∈
ℂ) |
| 61 | 53, 60 | syl 17 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((𝐴↑3) / 6) ∈
ℂ) |
| 62 | | mulneg12 11701 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ ((𝐴↑3) / 6) ∈ ℂ) → (-i
· ((𝐴↑3) / 6))
= (i · -((𝐴↑3)
/ 6))) |
| 63 | 1, 61, 62 | sylancr 587 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (-i
· ((𝐴↑3) / 6))
= (i · -((𝐴↑3)
/ 6))) |
| 64 | 51, 58, 63 | 3eqtrd 2781 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((i
· 𝐴)↑3) / 6) =
(i · -((𝐴↑3) /
6))) |
| 65 | 64 | oveq2d 7447 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴) + (((i ·
𝐴)↑3) / 6)) = ((i
· 𝐴) + (i ·
-((𝐴↑3) /
6)))) |
| 66 | 61 | negcld 11607 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → -((𝐴↑3) / 6) ∈
ℂ) |
| 67 | | adddi 11244 |
. . . . . . . 8
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℂ ∧ -((𝐴↑3) / 6) ∈ ℂ) → (i
· (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6))) = ((i ·
𝐴) + (i · -((𝐴↑3) /
6)))) |
| 68 | 1, 67 | mp3an1 1450 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ -((𝐴↑3) / 6) ∈ ℂ)
→ (i · (𝐴 +
-((𝐴↑3) / 6))) = ((i
· 𝐴) + (i ·
-((𝐴↑3) /
6)))) |
| 69 | 66, 68 | mpdan 687 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (i
· (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6))) = ((i ·
𝐴) + (i · -((𝐴↑3) /
6)))) |
| 70 | | negsub 11557 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ ((𝐴↑3) / 6) ∈ ℂ)
→ (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6)) = (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6))) |
| 71 | 61, 70 | mpdan 687 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6)) = (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6))) |
| 72 | 71 | oveq2d 7447 |
. . . . . 6
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (i
· (𝐴 + -((𝐴↑3) / 6))) = (i ·
(𝐴 − ((𝐴↑3) /
6)))) |
| 73 | 65, 69, 72 | 3eqtr2d 2783 |
. . . . 5
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((i
· 𝐴) + (((i ·
𝐴)↑3) / 6)) = (i
· (𝐴 − ((𝐴↑3) /
6)))) |
| 74 | 45, 73 | oveq12d 7449 |
. . . 4
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((1 +
(((i · 𝐴)↑2) /
2)) + ((i · 𝐴) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6))) = ((1 − ((𝐴↑2) / 2)) + (i · (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6))))) |
| 75 | 22, 24, 74 | 3eqtrd 2781 |
. . 3
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (((1 + (i
· 𝐴)) + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6)) = ((1 − ((𝐴↑2) / 2)) + (i · (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6))))) |
| 76 | 75 | oveq1d 7446 |
. 2
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → ((((1 +
(i · 𝐴)) + (((i
· 𝐴)↑2) / 2)) +
(((i · 𝐴)↑3) /
6)) + Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘)) = (((1 − ((𝐴↑2) / 2)) + (i · (𝐴 − ((𝐴↑3) / 6)))) + Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘))) |
| 77 | 6, 76 | eqtrd 2777 |
1
⊢ (𝐴 ∈ ℂ →
(exp‘(i · 𝐴))
= (((1 − ((𝐴↑2)
/ 2)) + (i · (𝐴
− ((𝐴↑3) / 6))))
+ Σ𝑘 ∈
(ℤ≥‘4)(𝐹‘𝑘))) |