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 47568
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 47567 . 2 (cos‘π) = (((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) + (5 · (𝐹 / 2)))
3 cospi 26613 . 2 (cos‘π) = -1
41goldrarr 47563 . . . . . . . 8 𝐹 ∈ ℝ
54recni 11222 . . . . . . 7 𝐹 ∈ ℂ
6 2cnne0 12452 . . . . . . 7 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
7 5nn0 12523 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
8 expdiv 14148 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ 5 ∈ ℕ0) → ((𝐹 / 2)↑5) = ((𝐹↑5) / (2↑5)))
95, 6, 7, 8mp3an 1488 . . . . . 6 ((𝐹 / 2)↑5) = ((𝐹↑5) / (2↑5))
109oveq2i 7421 . . . . 5 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
11 expcl 14114 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (𝐹↑5) ∈ ℂ)
125, 7, 11mp2an 704 . . . . . . 7 (𝐹↑5) ∈ ℂ
13 2cn 12315 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
14 expcl 14114 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (2↑5) ∈ ℂ)
1513, 7, 14mp2an 704 . . . . . . . 8 (2↑5) ∈ ℂ
16 2ne0 12346 . . . . . . . . 9 2 ≠ 0
17 5nn 12326 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
1817nnzi 12617 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
19 expne0i 14129 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 5 ∈ ℤ) → (2↑5) ≠ 0)
2013, 16, 18, 19mp3an 1488 . . . . . . . 8 (2↑5) ≠ 0
2115, 20pm3.2i 475 . . . . . . 7 ((2↑5) ∈ ℂ ∧ (2↑5) ≠ 0)
22 1nn0 12519 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℕ0
23 6nn0 12524 . . . . . . . . . 10 6 ∈ ℕ0
2422, 23deccl 12725 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ0
2524nn0cni 12515 . . . . . . . 8 16 ∈ ℂ
26 6nn 12329 . . . . . . . . . 10 6 ∈ ℕ
2722, 26decnncl 12734 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ
2827nnne0i 12275 . . . . . . . 8 16 ≠ 0
2925, 28pm3.2i 475 . . . . . . 7 (16 ∈ ℂ ∧ 16 ≠ 0)
30 divdiv2 11926 . . . . . . 7 (((𝐹↑5) ∈ ℂ ∧ ((2↑5) ∈ ℂ ∧ (2↑5) ≠ 0) ∧ (16 ∈ ℂ ∧ 16 ≠ 0)) → ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5)))
3112, 21, 29, 30mp3an 1488 . . . . . 6 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5))
3212, 25mulcomi 11216 . . . . . . 7 ((𝐹↑5) · 16) = (16 · (𝐹↑5))
3332oveq1i 7420 . . . . . 6 (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5)) = ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5))
3425, 12, 15, 20divassi 11970 . . . . . 6 ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
3531, 33, 343eqtrri 2789 . . . . 5 (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5))) = ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16))
36 exp1 14102 . . . . . . . . . . 11 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
3713, 36ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (2↑1) = 2
3837eqcomi 2770 . . . . . . . . 9 2 = (2↑1)
39 4cn 12325 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
40 ax-1cn 11157 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
41 4p1e5 12385 . . . . . . . . . . 11 (4 + 1) = 5
4239, 40, 41mvlladdi 11475 . . . . . . . . . 10 1 = (5 − 4)
4342oveq2i 7421 . . . . . . . . 9 (2↑1) = (2↑(5 − 4))
4438, 43eqtri 2784 . . . . . . . 8 2 = (2↑(5 − 4))
45 4z 12627 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
4618, 45pm3.2i 475 . . . . . . . . 9 (5 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ)
47 expsub 14145 . . . . . . . . 9 (((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (5 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ)) → (2↑(5 − 4)) = ((2↑5) / (2↑4)))
486, 46, 47mp2an 704 . . . . . . . 8 (2↑(5 − 4)) = ((2↑5) / (2↑4))
49 2exp4 17143 . . . . . . . . 9 (2↑4) = 16
5049oveq2i 7421 . . . . . . . 8 ((2↑5) / (2↑4)) = ((2↑5) / 16)
5144, 48, 503eqtri 2788 . . . . . . 7 2 = ((2↑5) / 16)
5251eqcomi 2770 . . . . . 6 ((2↑5) / 16) = 2
5352oveq2i 7421 . . . . 5 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = ((𝐹↑5) / 2)
5410, 35, 533eqtri 2788 . . . 4 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = ((𝐹↑5) / 2)
55 3nn0 12521 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
56 expdiv 14148 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ 3 ∈ ℕ0) → ((𝐹 / 2)↑3) = ((𝐹↑3) / (2↑3)))
575, 6, 55, 56mp3an 1488 . . . . . 6 ((𝐹 / 2)↑3) = ((𝐹↑3) / (2↑3))
5857oveq2i 7421 . . . . 5 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
59 5t4e20 12817 . . . . . . . 8 (5 · 4) = 20
6059eqcomi 2770 . . . . . . 7 20 = (5 · 4)
6160oveq1i 7420 . . . . . 6 (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
62 5cn 12328 . . . . . . 7 5 ∈ ℂ
63 expcl 14114 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐹↑3) ∈ ℂ)
645, 55, 63mp2an 704 . . . . . . . 8 (𝐹↑3) ∈ ℂ
65 expcl 14114 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (2↑3) ∈ ℂ)
6613, 55, 65mp2an 704 . . . . . . . 8 (2↑3) ∈ ℂ
67 3z 12626 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
68 expne0i 14129 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 3 ∈ ℤ) → (2↑3) ≠ 0)
6913, 16, 67, 68mp3an 1488 . . . . . . . 8 (2↑3) ≠ 0
7064, 66, 69divcli 11956 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / (2↑3)) ∈ ℂ
7162, 39, 70mulassi 11219 . . . . . 6 ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))))
7261, 71eqtri 2784 . . . . 5 (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))))
7366, 69pm3.2i 475 . . . . . . . . 9 ((2↑3) ∈ ℂ ∧ (2↑3) ≠ 0)
74 4ne0 12351 . . . . . . . . . 10 4 ≠ 0
7539, 74pm3.2i 475 . . . . . . . . 9 (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)
76 divdiv2 11926 . . . . . . . . 9 (((𝐹↑3) ∈ ℂ ∧ ((2↑3) ∈ ℂ ∧ (2↑3) ≠ 0) ∧ (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)) → ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3)))
7764, 73, 75, 76mp3an 1488 . . . . . . . 8 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3))
7864, 39mulcomi 11216 . . . . . . . . 9 ((𝐹↑3) · 4) = (4 · (𝐹↑3))
7978oveq1i 7420 . . . . . . . 8 (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3)) = ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3))
8039, 64, 66, 69divassi 11970 . . . . . . . 8 ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3)) = (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
8177, 79, 803eqtrri 2789 . . . . . . 7 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4))
82 4t2e8 12408 . . . . . . . . . 10 (4 · 2) = 8
83 cu2 14235 . . . . . . . . . . 11 (2↑3) = 8
8483eqcomi 2770 . . . . . . . . . 10 8 = (2↑3)
8582, 84eqtri 2784 . . . . . . . . 9 (4 · 2) = (2↑3)
8666, 39, 13, 74divmuli 11968 . . . . . . . . 9 (((2↑3) / 4) = 2 ↔ (4 · 2) = (2↑3))
8785, 86mpbir 234 . . . . . . . 8 ((2↑3) / 4) = 2
8887oveq2i 7421 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = ((𝐹↑3) / 2)
8981, 88eqtri 2784 . . . . . 6 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / 2)
9089oveq2i 7421 . . . . 5 (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9158, 72, 903eqtri 2788 . . . 4 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9254, 91oveq12i 7422 . . 3 ((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) = (((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2)))
9392oveq1i 7420 . 2 (((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) + (5 · (𝐹 / 2))) = ((((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2))) + (5 · (𝐹 / 2)))
942, 3, 933eqtr3i 2792 1 -1 = ((((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2))) + (5 · (𝐹 / 2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 400   = wceq 1568  wcel 2141  wne 2956  cfv 6536  (class class class)co 7410  cc 11097  0cc0 11099  1c1 11100   + caddc 11102   · cmul 11104  cmin 11440  -cneg 11441   / cdiv 11870  2c2 12294  3c3 12295  4c4 12296  5c5 12297  6c6 12298  8c8 12300  0cn0 12503  cz 12590  cdc 12710  cexp 14096  cosccos 16117  πcpi 16119
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1823  ax-4 1837  ax-5 1938  ax-6 1995  ax-7 2036  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-inf2 9609  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176  ax-pre-sup 11177  ax-addf 11178
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1571  df-fal 1581  df-ex 1808  df-nf 1812  df-sb 2095  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4595  df-uni 4872  df-int 4912  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-supp 8156  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8452  df-2o 8453  df-er 8693  df-map 8825  df-pm 8826  df-ixp 8895  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-fin 8946  df-fsupp 9321  df-fi 9370  df-sup 9401  df-inf 9402  df-oi 9471  df-card 9924  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11871  df-nn 12233  df-2 12302  df-3 12303  df-4 12304  df-5 12305  df-6 12306  df-7 12307  df-8 12308  df-9 12309  df-n0 12504  df-z 12591  df-dec 12711  df-uz 12862  df-q 12972  df-rp 13016  df-xneg 13136  df-xadd 13137  df-xmul 13138  df-ioo 13375  df-ioc 13376  df-ico 13377  df-icc 13378  df-fz 13535  df-fzo 13682  df-fl 13824  df-seq 14037  df-exp 14097  df-fac 14309  df-bc 14338  df-hash 14366  df-shft 15103  df-cj 15149  df-re 15150  df-im 15151  df-sqrt 15285  df-abs 15286  df-limsup 15521  df-clim 15538  df-rlim 15539  df-sum 15737  df-ef 16120  df-sin 16122  df-cos 16123  df-pi 16125  df-struct 17206  df-sets 17223  df-slot 17241  df-ndx 17253  df-base 17269  df-ress 17290  df-plusg 17322  df-mulr 17323  df-starv 17324  df-sca 17325  df-vsca 17326  df-ip 17327  df-tset 17328  df-ple 17329  df-ds 17331  df-unif 17332  df-hom 17333  df-cco 17334  df-rest 17474  df-topn 17475  df-0g 17493  df-gsum 17494  df-topgen 17495  df-pt 17496  df-prds 17499  df-xrs 17555  df-qtop 17560  df-imas 17561  df-xps 17563  df-mre 17637  df-mrc 17638  df-acs 17640  df-mgm 18697  df-sgrp 18776  df-mnd 18792  df-submnd 18841  df-mulg 19133  df-cntz 19386  df-cmn 19851  df-psmet 21493  df-xmet 21494  df-met 21495  df-bl 21496  df-mopn 21497  df-fbas 21498  df-fg 21499  df-cnfld 21502  df-top 23030  df-topon 23047  df-topsp 23069  df-bases 23082  df-cld 23155  df-ntr 23156  df-cls 23157  df-nei 23234  df-lp 23272  df-perf 23273  df-cn 23363  df-cnp 23364  df-haus 23451  df-tx 23698  df-hmeo 23891  df-fil 23982  df-fm 24074  df-flim 24075  df-flf 24076  df-xms 24456  df-ms 24457  df-tms 24458  df-cncf 25016  df-limc 26004  df-dv 26005
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator