Users' Mathboxes Mathbox for Ender Ting < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  goldratmolem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem goldratmolem2 47738
Description: Lemma 2 for determining the value of golden ratio. (Contributed by Ender Ting, 9-May-2026.)
Hypothesis
Ref Expression
goldra.val 𝐹 = (2 · (cos‘(π / 5)))
Assertion
Ref Expression
goldratmolem2 -1 = ((((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2))) + (5 · (𝐹 / 2)))

Proof of Theorem goldratmolem2
StepHypRef Expression
1 goldra.val . . 3 𝐹 = (2 · (cos‘(π / 5)))
21goldracos5teq 47737 . 2 (cos‘π) = (((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) + (5 · (𝐹 / 2)))
3 cospi 26707 . 2 (cos‘π) = -1
41goldrarr 47733 . . . . . . . 8 𝐹 ∈ ℝ
54recni 11250 . . . . . . 7 𝐹 ∈ ℂ
6 2cnne0 12480 . . . . . . 7 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
7 5nn0 12551 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
8 expdiv 14179 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ 5 ∈ ℕ0) → ((𝐹 / 2)↑5) = ((𝐹↑5) / (2↑5)))
95, 6, 7, 8mp3an 1490 . . . . . 6 ((𝐹 / 2)↑5) = ((𝐹↑5) / (2↑5))
109oveq2i 7427 . . . . 5 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
11 expcl 14145 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (𝐹↑5) ∈ ℂ)
125, 7, 11mp2an 705 . . . . . . 7 (𝐹↑5) ∈ ℂ
13 2cn 12343 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
14 expcl 14145 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (2↑5) ∈ ℂ)
1513, 7, 14mp2an 705 . . . . . . . 8 (2↑5) ∈ ℂ
16 2ne0 12374 . . . . . . . . 9 2 ≠ 0
17 5nn 12354 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
1817nnzi 12645 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
19 expne0i 14160 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 5 ∈ ℤ) → (2↑5) ≠ 0)
2013, 16, 18, 19mp3an 1490 . . . . . . . 8 (2↑5) ≠ 0
2115, 20pm3.2i 476 . . . . . . 7 ((2↑5) ∈ ℂ ∧ (2↑5) ≠ 0)
22 16nn0 12757 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ0
2322nn0cni 12543 . . . . . . . 8 16 ∈ ℂ
24 1nn0 12547 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℕ0
25 6nn 12357 . . . . . . . . . 10 6 ∈ ℕ
2624, 25decnncl 12763 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ
2726nnne0i 12303 . . . . . . . 8 16 ≠ 0
2823, 27pm3.2i 476 . . . . . . 7 (16 ∈ ℂ ∧ 16 ≠ 0)
29 divdiv2 11954 . . . . . . 7 (((𝐹↑5) ∈ ℂ ∧ ((2↑5) ∈ ℂ ∧ (2↑5) ≠ 0) ∧ (16 ∈ ℂ ∧ 16 ≠ 0)) → ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5)))
3012, 21, 28, 29mp3an 1490 . . . . . 6 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5))
3112, 23mulcomi 11244 . . . . . . 7 ((𝐹↑5) · 16) = (16 · (𝐹↑5))
3231oveq1i 7426 . . . . . 6 (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5)) = ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5))
3323, 12, 15, 20divassi 11998 . . . . . 6 ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
3430, 32, 333eqtrri 2790 . . . . 5 (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5))) = ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16))
35 exp1 14133 . . . . . . . . . . 11 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
3613, 35ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (2↑1) = 2
3736eqcomi 2771 . . . . . . . . 9 2 = (2↑1)
38 4cn 12353 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
39 ax-1cn 11185 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
40 4p1e5 12413 . . . . . . . . . . 11 (4 + 1) = 5
4138, 39, 40mvlladdi 11503 . . . . . . . . . 10 1 = (5 − 4)
4241oveq2i 7427 . . . . . . . . 9 (2↑1) = (2↑(5 − 4))
4337, 42eqtri 2785 . . . . . . . 8 2 = (2↑(5 − 4))
44 4z 12655 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
4518, 44pm3.2i 476 . . . . . . . . 9 (5 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ)
46 expsub 14176 . . . . . . . . 9 (((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (5 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ)) → (2↑(5 − 4)) = ((2↑5) / (2↑4)))
476, 45, 46mp2an 705 . . . . . . . 8 (2↑(5 − 4)) = ((2↑5) / (2↑4))
48 2exp4 17180 . . . . . . . . 9 (2↑4) = 16
4948oveq2i 7427 . . . . . . . 8 ((2↑5) / (2↑4)) = ((2↑5) / 16)
5043, 47, 493eqtri 2789 . . . . . . 7 2 = ((2↑5) / 16)
5150eqcomi 2771 . . . . . 6 ((2↑5) / 16) = 2
5251oveq2i 7427 . . . . 5 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = ((𝐹↑5) / 2)
5310, 34, 523eqtri 2789 . . . 4 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = ((𝐹↑5) / 2)
54 3nn0 12549 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
55 expdiv 14179 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ 3 ∈ ℕ0) → ((𝐹 / 2)↑3) = ((𝐹↑3) / (2↑3)))
565, 6, 54, 55mp3an 1490 . . . . . 6 ((𝐹 / 2)↑3) = ((𝐹↑3) / (2↑3))
5756oveq2i 7427 . . . . 5 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
58 5t4e20 12846 . . . . . . . 8 (5 · 4) = 20
5958eqcomi 2771 . . . . . . 7 20 = (5 · 4)
6059oveq1i 7426 . . . . . 6 (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
61 5cn 12356 . . . . . . 7 5 ∈ ℂ
62 expcl 14145 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐹↑3) ∈ ℂ)
635, 54, 62mp2an 705 . . . . . . . 8 (𝐹↑3) ∈ ℂ
64 expcl 14145 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (2↑3) ∈ ℂ)
6513, 54, 64mp2an 705 . . . . . . . 8 (2↑3) ∈ ℂ
66 3z 12654 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
67 expne0i 14160 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 3 ∈ ℤ) → (2↑3) ≠ 0)
6813, 16, 66, 67mp3an 1490 . . . . . . . 8 (2↑3) ≠ 0
6963, 65, 68divcli 11984 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / (2↑3)) ∈ ℂ
7061, 38, 69mulassi 11247 . . . . . 6 ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))))
7160, 70eqtri 2785 . . . . 5 (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))))
7265, 68pm3.2i 476 . . . . . . . . 9 ((2↑3) ∈ ℂ ∧ (2↑3) ≠ 0)
73 4ne0 12379 . . . . . . . . . 10 4 ≠ 0
7438, 73pm3.2i 476 . . . . . . . . 9 (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)
75 divdiv2 11954 . . . . . . . . 9 (((𝐹↑3) ∈ ℂ ∧ ((2↑3) ∈ ℂ ∧ (2↑3) ≠ 0) ∧ (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)) → ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3)))
7663, 72, 74, 75mp3an 1490 . . . . . . . 8 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3))
7763, 38mulcomi 11244 . . . . . . . . 9 ((𝐹↑3) · 4) = (4 · (𝐹↑3))
7877oveq1i 7426 . . . . . . . 8 (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3)) = ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3))
7938, 63, 65, 68divassi 11998 . . . . . . . 8 ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3)) = (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
8076, 78, 793eqtrri 2790 . . . . . . 7 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4))
81 4t2e8 12436 . . . . . . . . . 10 (4 · 2) = 8
82 cu2 14266 . . . . . . . . . . 11 (2↑3) = 8
8382eqcomi 2771 . . . . . . . . . 10 8 = (2↑3)
8481, 83eqtri 2785 . . . . . . . . 9 (4 · 2) = (2↑3)
8565, 38, 13, 73divmuli 11996 . . . . . . . . 9 (((2↑3) / 4) = 2 ↔ (4 · 2) = (2↑3))
8684, 85mpbir 234 . . . . . . . 8 ((2↑3) / 4) = 2
8786oveq2i 7427 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = ((𝐹↑3) / 2)
8880, 87eqtri 2785 . . . . . 6 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / 2)
8988oveq2i 7427 . . . . 5 (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9057, 71, 893eqtri 2789 . . . 4 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9153, 90oveq12i 7428 . . 3 ((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) = (((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2)))
9291oveq1i 7426 . 2 (((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) + (5 · (𝐹 / 2))) = ((((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2))) + (5 · (𝐹 / 2)))
932, 3, 923eqtr3i 2793 1 -1 = ((((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2))) + (5 · (𝐹 / 2)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wa 401   = wceq 1570  wcel 2145  wne 2957  cfv 6537  (class class class)co 7416  cc 11125  0cc0 11127  1c1 11128   + caddc 11130   · cmul 11132  cmin 11468  -cneg 11469   / cdiv 11898  2c2 12322  3c3 12323  4c4 12324  5c5 12325  6c6 12326  8c8 12328  0cn0 12531  cz 12618  cdc 12739  cexp 14127  cosccos 16154  πcpi 16156
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2734  ax-rep 5236  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7739  ax-inf2 9623  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204  ax-pre-sup 11205  ax-addf 11206
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-tp 4592  df-op 4594  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7681  df-om 7866  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8458  df-2o 8459  df-er 8699  df-map 8831  df-pm 8832  df-ixp 8908  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-fsupp 9335  df-fi 9384  df-sup 9415  df-inf 9416  df-oi 9485  df-card 9947  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-div 11899  df-nn 12261  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12532  df-z 12619  df-dec 12740  df-uz 12891  df-q 13001  df-rp 13045  df-xneg 13165  df-xadd 13166  df-xmul 13167  df-ioo 13404  df-ioc 13405  df-ico 13406  df-icc 13407  df-fz 13564  df-fzo 13712  df-fl 13855  df-seq 14068  df-exp 14128  df-fac 14340  df-bc 14369  df-hash 14397  df-shft 15142  df-cj 15188  df-re 15189  df-im 15190  df-sqrt 15324  df-abs 15325  df-limsup 15560  df-clim 15577  df-rlim 15578  df-sum 15776  df-ef 16157  df-sin 16159  df-cos 16160  df-pi 16162  df-struct 17243  df-sets 17260  df-slot 17278  df-ndx 17290  df-base 17306  df-ress 17327  df-plusg 17359  df-mulr 17360  df-starv 17361  df-sca 17362  df-vsca 17363  df-ip 17364  df-tset 17365  df-ple 17366  df-ds 17368  df-unif 17369  df-hom 17370  df-cco 17371  df-rest 17511  df-topn 17512  df-0g 17530  df-gsum 17531  df-topgen 17532  df-pt 17533  df-prds 17536  df-xrs 17592  df-qtop 17597  df-imas 17598  df-xps 17600  df-mre 17674  df-mrc 17675  df-acs 17677  df-mgm 18734  df-sgrp 18823  df-mnd 18839  df-submnd 18893  df-mulg 19192  df-cntz 19445  df-cmn 19910  df-psmet 21578  df-xmet 21579  df-met 21580  df-bl 21581  df-mopn 21582  df-fbas 21583  df-fg 21584  df-cnfld 21587  df-top 23120  df-topon 23137  df-topsp 23159  df-bases 23172  df-cld 23245  df-ntr 23246  df-cls 23247  df-nei 23324  df-lp 23362  df-perf 23363  df-cn 23453  df-cnp 23454  df-haus 23541  df-tx 23789  df-hmeo 23982  df-fil 24073  df-fm 24165  df-flim 24166  df-flf 24167  df-xms 24547  df-ms 24548  df-tms 24549  df-cncf 25107  df-limc 26095  df-dv 26096
This theorem is used by:  goldratmolem3  47739
  Copyright terms: Public domain W3C validator