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 48136
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 48135 . 2 (cos‘π) = (((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) + (5 · (𝐹 / 2)))
3 cospi 26828 . 2 (cos‘π) = -1
41goldrarr 48131 . . . . . . . 8 𝐹 ∈ ℝ
54recni 11347 . . . . . . 7 𝐹 ∈ ℂ
6 2cnne0 12579 . . . . . . 7 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
7 5nn0 12650 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
8 expdiv 14280 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ 5 ∈ ℕ0) → ((𝐹 / 2)↑5) = ((𝐹↑5) / (2↑5)))
95, 6, 7, 8mp3an 1491 . . . . . 6 ((𝐹 / 2)↑5) = ((𝐹↑5) / (2↑5))
109oveq2i 7451 . . . . 5 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
11 expcl 14246 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (𝐹↑5) ∈ ℂ)
125, 7, 11mp2an 705 . . . . . . 7 (𝐹↑5) ∈ ℂ
13 2cn 12442 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
14 expcl 14246 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (2↑5) ∈ ℂ)
1513, 7, 14mp2an 705 . . . . . . . 8 (2↑5) ∈ ℂ
16 2ne0 12473 . . . . . . . . 9 2 ≠ 0
17 5nn 12453 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
1817nnzi 12744 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
19 expne0i 14261 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 5 ∈ ℤ) → (2↑5) ≠ 0)
2013, 16, 18, 19mp3an 1491 . . . . . . . 8 (2↑5) ≠ 0
2115, 20pm3.2i 476 . . . . . . 7 ((2↑5) ∈ ℂ ∧ (2↑5) ≠ 0)
22 16nn0 12856 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ0
2322nn0cni 12642 . . . . . . . 8 16 ∈ ℂ
24 1nn0 12646 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℕ0
25 6nn 12456 . . . . . . . . . 10 6 ∈ ℕ
2624, 25decnncl 12862 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ
2726nnne0i 12402 . . . . . . . 8 16 ≠ 0
2823, 27pm3.2i 476 . . . . . . 7 (16 ∈ ℂ ∧ 16 ≠ 0)
29 divdiv2 12053 . . . . . . 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 1491 . . . . . 6 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5))
3112, 23mulcomi 11341 . . . . . . 7 ((𝐹↑5) · 16) = (16 · (𝐹↑5))
3231oveq1i 7450 . . . . . 6 (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5)) = ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5))
3323, 12, 15, 20divassi 12097 . . . . . 6 ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
3430, 32, 333eqtrri 2791 . . . . 5 (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5))) = ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16))
35 exp1 14234 . . . . . . . . . . 11 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
3613, 35ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (2↑1) = 2
3736eqcomi 2772 . . . . . . . . 9 2 = (2↑1)
38 4cn 12452 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
39 ax-1cn 11282 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
40 4p1e5 12512 . . . . . . . . . . 11 (4 + 1) = 5
4138, 39, 40mvlladdi 11600 . . . . . . . . . 10 1 = (5 − 4)
4241oveq2i 7451 . . . . . . . . 9 (2↑1) = (2↑(5 − 4))
4337, 42eqtri 2786 . . . . . . . 8 2 = (2↑(5 − 4))
44 4z 12754 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
4518, 44pm3.2i 476 . . . . . . . . 9 (5 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ)
46 expsub 14277 . . . . . . . . 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 17288 . . . . . . . . 9 (2↑4) = 16
4948oveq2i 7451 . . . . . . . 8 ((2↑5) / (2↑4)) = ((2↑5) / 16)
5043, 47, 493eqtri 2790 . . . . . . 7 2 = ((2↑5) / 16)
5150eqcomi 2772 . . . . . 6 ((2↑5) / 16) = 2
5251oveq2i 7451 . . . . 5 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = ((𝐹↑5) / 2)
5310, 34, 523eqtri 2790 . . . 4 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = ((𝐹↑5) / 2)
54 3nn0 12648 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
55 expdiv 14280 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ 3 ∈ ℕ0) → ((𝐹 / 2)↑3) = ((𝐹↑3) / (2↑3)))
565, 6, 54, 55mp3an 1491 . . . . . 6 ((𝐹 / 2)↑3) = ((𝐹↑3) / (2↑3))
5756oveq2i 7451 . . . . 5 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
58 5t4e20 12945 . . . . . . . 8 (5 · 4) = 20
5958eqcomi 2772 . . . . . . 7 20 = (5 · 4)
6059oveq1i 7450 . . . . . 6 (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
61 5cn 12455 . . . . . . 7 5 ∈ ℂ
62 expcl 14246 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐹↑3) ∈ ℂ)
635, 54, 62mp2an 705 . . . . . . . 8 (𝐹↑3) ∈ ℂ
64 expcl 14246 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (2↑3) ∈ ℂ)
6513, 54, 64mp2an 705 . . . . . . . 8 (2↑3) ∈ ℂ
66 3z 12753 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
67 expne0i 14261 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 3 ∈ ℤ) → (2↑3) ≠ 0)
6813, 16, 66, 67mp3an 1491 . . . . . . . 8 (2↑3) ≠ 0
6963, 65, 68divcli 12083 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / (2↑3)) ∈ ℂ
7061, 38, 69mulassi 11344 . . . . . 6 ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))))
7160, 70eqtri 2786 . . . . 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 12478 . . . . . . . . . 10 4 ≠ 0
7438, 73pm3.2i 476 . . . . . . . . 9 (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)
75 divdiv2 12053 . . . . . . . . 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 1491 . . . . . . . 8 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3))
7763, 38mulcomi 11341 . . . . . . . . 9 ((𝐹↑3) · 4) = (4 · (𝐹↑3))
7877oveq1i 7450 . . . . . . . 8 (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3)) = ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3))
7938, 63, 65, 68divassi 12097 . . . . . . . 8 ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3)) = (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
8076, 78, 793eqtrri 2791 . . . . . . 7 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4))
81 4t2e8 12535 . . . . . . . . . 10 (4 · 2) = 8
82 cu2 14367 . . . . . . . . . . 11 (2↑3) = 8
8382eqcomi 2772 . . . . . . . . . 10 8 = (2↑3)
8481, 83eqtri 2786 . . . . . . . . 9 (4 · 2) = (2↑3)
8565, 38, 13, 73divmuli 12095 . . . . . . . . 9 (((2↑3) / 4) = 2 ↔ (4 · 2) = (2↑3))
8684, 85mpbir 234 . . . . . . . 8 ((2↑3) / 4) = 2
8786oveq2i 7451 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = ((𝐹↑3) / 2)
8880, 87eqtri 2786 . . . . . 6 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / 2)
8988oveq2i 7451 . . . . 5 (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9057, 71, 893eqtri 2790 . . . 4 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9153, 90oveq12i 7452 . . 3 ((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) = (((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2)))
9291oveq1i 7450 . 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 2794 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 2147   ≠ wne 2959  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440  ℂcc 11222  0cc0 11224  1c1 11225   + caddc 11227   · cmul 11229   − cmin 11565   -cneg 11566   / cdiv 11997  2c2 12421  3c3 12422  4c4 12423  5c5 12424  6c6 12425  8c8 12427  ℕ0cn0 12630  ℤcz 12717  cdc 12838  ↑cexp 14228  cosccos 16256  πcpi 16258
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-inf2 9666  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302  ax-addf 11303
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-isom 6564  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-of 7714  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-supp 8202  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-2o 8502  df-er 8742  df-map 8874  df-pm 8875  df-ixp 8951  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-fsupp 9379  df-fi 9427  df-sup 9458  df-inf 9459  df-oi 9528  df-card 10044  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-4 12431  df-5 12432  df-6 12433  df-7 12434  df-8 12435  df-9 12436  df-n0 12631  df-z 12718  df-dec 12839  df-uz 12990  df-q 13100  df-rp 13145  df-xneg 13265  df-xadd 13266  df-xmul 13267  df-ioo 13504  df-ioc 13505  df-ico 13506  df-icc 13507  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-fl 13956  df-seq 14169  df-exp 14229  df-fac 14442  df-bc 14471  df-hash 14499  df-shft 15246  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-limsup 15664  df-clim 15681  df-rlim 15682  df-sum 15880  df-ef 16259  df-sin 16261  df-cos 16262  df-pi 16264  df-struct 17351  df-sets 17368  df-slot 17386  df-ndx 17398  df-base 17414  df-ress 17435  df-plusg 17467  df-mulr 17468  df-starv 17469  df-sca 17470  df-vsca 17471  df-ip 17472  df-tset 17473  df-ple 17474  df-ds 17476  df-unif 17477  df-hom 17478  df-cco 17479  df-rest 17619  df-topn 17620  df-0g 17638  df-gsum 17639  df-topgen 17640  df-pt 17641  df-prds 17644  df-xrs 17700  df-qtop 17705  df-imas 17706  df-xps 17708  df-mre 17782  df-mrc 17783  df-acs 17785  df-mgm 18842  df-sgrp 18934  df-mnd 18950  df-submnd 19005  df-mulg 19304  df-cntz 19558  df-cmn 20023  df-psmet 21697  df-xmet 21698  df-met 21699  df-bl 21700  df-mopn 21701  df-fbas 21702  df-fg 21703  df-cnfld 21706  df-top 23239  df-topon 23256  df-topsp 23278  df-bases 23291  df-cld 23364  df-ntr 23365  df-cls 23366  df-nei 23443  df-lp 23481  df-perf 23482  df-cn 23572  df-cnp 23573  df-haus 23660  df-tx 23908  df-hmeo 24101  df-fil 24192  df-fm 24284  df-flim 24285  df-flf 24286  df-xms 24666  df-ms 24667  df-tms 24668  df-cncf 25226  df-limc 26213  df-dv 26214
This theorem is used by:  goldratmolem3  48137
  Copyright terms: Public domain W3C validator