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 47349
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 47348 . 2 (cos‘π) = (((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) + (5 · (𝐹 / 2)))
3 cospi 26454 . 2 (cos‘π) = -1
41goldrarr 47344 . . . . . . . 8 𝐹 ∈ ℝ
54recni 11150 . . . . . . 7 𝐹 ∈ ℂ
6 2cnne0 12377 . . . . . . 7 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
7 5nn0 12448 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
8 expdiv 14066 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ 5 ∈ ℕ0) → ((𝐹 / 2)↑5) = ((𝐹↑5) / (2↑5)))
95, 6, 7, 8mp3an 1469 . . . . . 6 ((𝐹 / 2)↑5) = ((𝐹↑5) / (2↑5))
109oveq2i 7367 . . . . 5 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
11 expcl 14032 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (𝐹↑5) ∈ ℂ)
125, 7, 11mp2an 698 . . . . . . 7 (𝐹↑5) ∈ ℂ
13 2cn 12247 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
14 expcl 14032 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (2↑5) ∈ ℂ)
1513, 7, 14mp2an 698 . . . . . . . 8 (2↑5) ∈ ℂ
16 2ne0 12276 . . . . . . . . 9 2 ≠ 0
17 5nn 12258 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
1817nnzi 12542 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
19 expne0i 14047 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 5 ∈ ℤ) → (2↑5) ≠ 0)
2013, 16, 18, 19mp3an 1469 . . . . . . . 8 (2↑5) ≠ 0
2115, 20pm3.2i 471 . . . . . . 7 ((2↑5) ∈ ℂ ∧ (2↑5) ≠ 0)
22 1nn0 12444 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℕ0
23 6nn0 12449 . . . . . . . . . 10 6 ∈ ℕ0
2422, 23deccl 12650 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ0
2524nn0cni 12440 . . . . . . . 8 16 ∈ ℂ
26 6nn 12261 . . . . . . . . . 10 6 ∈ ℕ
2722, 26decnncl 12655 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ
2827nnne0i 12208 . . . . . . . 8 16 ≠ 0
2925, 28pm3.2i 471 . . . . . . 7 (16 ∈ ℂ ∧ 16 ≠ 0)
30 divdiv2 11858 . . . . . . 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 1469 . . . . . 6 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5))
3212, 25mulcomi 11144 . . . . . . 7 ((𝐹↑5) · 16) = (16 · (𝐹↑5))
3332oveq1i 7366 . . . . . 6 (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5)) = ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5))
3425, 12, 15, 20divassi 11902 . . . . . 6 ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
3531, 33, 343eqtrri 2767 . . . . 5 (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5))) = ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16))
36 exp1 14020 . . . . . . . . . . 11 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
3713, 36ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (2↑1) = 2
3837eqcomi 2748 . . . . . . . . 9 2 = (2↑1)
39 4cn 12257 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
40 ax-1cn 11087 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
41 4p1e5 12313 . . . . . . . . . . 11 (4 + 1) = 5
4239, 40, 41mvlladdi 11403 . . . . . . . . . 10 1 = (5 − 4)
4342oveq2i 7367 . . . . . . . . 9 (2↑1) = (2↑(5 − 4))
4438, 43eqtri 2762 . . . . . . . 8 2 = (2↑(5 − 4))
45 4z 12552 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
4618, 45pm3.2i 471 . . . . . . . . 9 (5 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ)
47 expsub 14063 . . . . . . . . 9 (((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (5 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ)) → (2↑(5 − 4)) = ((2↑5) / (2↑4)))
486, 46, 47mp2an 698 . . . . . . . 8 (2↑(5 − 4)) = ((2↑5) / (2↑4))
49 2exp4 17046 . . . . . . . . 9 (2↑4) = 16
5049oveq2i 7367 . . . . . . . 8 ((2↑5) / (2↑4)) = ((2↑5) / 16)
5144, 48, 503eqtri 2766 . . . . . . 7 2 = ((2↑5) / 16)
5251eqcomi 2748 . . . . . 6 ((2↑5) / 16) = 2
5352oveq2i 7367 . . . . 5 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = ((𝐹↑5) / 2)
5410, 35, 533eqtri 2766 . . . 4 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = ((𝐹↑5) / 2)
55 3nn0 12446 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
56 expdiv 14066 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ 3 ∈ ℕ0) → ((𝐹 / 2)↑3) = ((𝐹↑3) / (2↑3)))
575, 6, 55, 56mp3an 1469 . . . . . 6 ((𝐹 / 2)↑3) = ((𝐹↑3) / (2↑3))
5857oveq2i 7367 . . . . 5 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
59 5t4e20 12737 . . . . . . . 8 (5 · 4) = 20
6059eqcomi 2748 . . . . . . 7 20 = (5 · 4)
6160oveq1i 7366 . . . . . 6 (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
62 5cn 12260 . . . . . . 7 5 ∈ ℂ
63 expcl 14032 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐹↑3) ∈ ℂ)
645, 55, 63mp2an 698 . . . . . . . 8 (𝐹↑3) ∈ ℂ
65 expcl 14032 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (2↑3) ∈ ℂ)
6613, 55, 65mp2an 698 . . . . . . . 8 (2↑3) ∈ ℂ
67 3z 12551 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
68 expne0i 14047 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 3 ∈ ℤ) → (2↑3) ≠ 0)
6913, 16, 67, 68mp3an 1469 . . . . . . . 8 (2↑3) ≠ 0
7064, 66, 69divcli 11888 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / (2↑3)) ∈ ℂ
7162, 39, 70mulassi 11147 . . . . . 6 ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))))
7261, 71eqtri 2762 . . . . 5 (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))))
7366, 69pm3.2i 471 . . . . . . . . 9 ((2↑3) ∈ ℂ ∧ (2↑3) ≠ 0)
74 4ne0 12280 . . . . . . . . . 10 4 ≠ 0
7539, 74pm3.2i 471 . . . . . . . . 9 (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)
76 divdiv2 11858 . . . . . . . . 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 1469 . . . . . . . 8 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3))
7864, 39mulcomi 11144 . . . . . . . . 9 ((𝐹↑3) · 4) = (4 · (𝐹↑3))
7978oveq1i 7366 . . . . . . . 8 (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3)) = ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3))
8039, 64, 66, 69divassi 11902 . . . . . . . 8 ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3)) = (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
8177, 79, 803eqtrri 2767 . . . . . . 7 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4))
82 4t2e8 12335 . . . . . . . . . 10 (4 · 2) = 8
83 cu2 14153 . . . . . . . . . . 11 (2↑3) = 8
8483eqcomi 2748 . . . . . . . . . 10 8 = (2↑3)
8582, 84eqtri 2762 . . . . . . . . 9 (4 · 2) = (2↑3)
8666, 39, 13, 74divmuli 11900 . . . . . . . . 9 (((2↑3) / 4) = 2 ↔ (4 · 2) = (2↑3))
8785, 86mpbir 232 . . . . . . . 8 ((2↑3) / 4) = 2
8887oveq2i 7367 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = ((𝐹↑3) / 2)
8981, 88eqtri 2762 . . . . . 6 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / 2)
9089oveq2i 7367 . . . . 5 (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9158, 72, 903eqtri 2766 . . . 4 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9254, 91oveq12i 7368 . . 3 ((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) = (((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2)))
9392oveq1i 7366 . 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 2770 1 -1 = ((((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2))) + (5 · (𝐹 / 2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 396   = wceq 1547  wcel 2119  wne 2934  cfv 6485  (class class class)co 7356  cc 11027  0cc0 11029  1c1 11030   + caddc 11032   · cmul 11034  cmin 11368  -cneg 11369   / cdiv 11798  2c2 12227  3c3 12228  4c4 12229  5c5 12230  6c6 12231  8c8 12233  0cn0 12428  cz 12515  cdc 12635  cexp 14014  cosccos 16020  πcpi 16022
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-rep 5199  ax-sep 5218  ax-nul 5228  ax-pow 5294  ax-pr 5362  ax-un 7678  ax-inf2 9553  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106  ax-pre-sup 11107  ax-addf 11108
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3903  df-nul 4262  df-if 4455  df-pw 4531  df-sn 4556  df-pr 4558  df-tp 4560  df-op 4562  df-uni 4839  df-int 4878  df-iun 4923  df-iin 4924  df-br 5073  df-opab 5135  df-mpt 5154  df-tr 5180  df-id 5513  df-eprel 5518  df-po 5526  df-so 5527  df-fr 5571  df-se 5572  df-we 5573  df-xp 5624  df-rel 5625  df-cnv 5626  df-co 5627  df-dm 5628  df-rn 5629  df-res 5630  df-ima 5631  df-pred 6252  df-ord 6313  df-on 6314  df-lim 6315  df-suc 6316  df-iota 6441  df-fun 6487  df-fn 6488  df-f 6489  df-f1 6490  df-fo 6491  df-f1o 6492  df-fv 6493  df-isom 6494  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-of 7620  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-supp 8101  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-2o 8396  df-er 8633  df-map 8765  df-pm 8766  df-ixp 8836  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9265  df-fi 9314  df-sup 9345  df-inf 9346  df-oi 9415  df-card 9854  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12166  df-2 12235  df-3 12236  df-4 12237  df-5 12238  df-6 12239  df-7 12240  df-8 12241  df-9 12242  df-n0 12429  df-z 12516  df-dec 12636  df-uz 12780  df-q 12890  df-rp 12934  df-xneg 13054  df-xadd 13055  df-xmul 13056  df-ioo 13293  df-ioc 13294  df-ico 13295  df-icc 13296  df-fz 13453  df-fzo 13600  df-fl 13742  df-seq 13955  df-exp 14015  df-fac 14227  df-bc 14256  df-hash 14284  df-shft 15020  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189  df-limsup 15424  df-clim 15441  df-rlim 15442  df-sum 15640  df-ef 16023  df-sin 16025  df-cos 16026  df-pi 16028  df-struct 17108  df-sets 17125  df-slot 17143  df-ndx 17155  df-base 17171  df-ress 17192  df-plusg 17224  df-mulr 17225  df-starv 17226  df-sca 17227  df-vsca 17228  df-ip 17229  df-tset 17230  df-ple 17231  df-ds 17233  df-unif 17234  df-hom 17235  df-cco 17236  df-rest 17376  df-topn 17377  df-0g 17395  df-gsum 17396  df-topgen 17397  df-pt 17398  df-prds 17401  df-xrs 17457  df-qtop 17462  df-imas 17463  df-xps 17465  df-mre 17539  df-mrc 17540  df-acs 17542  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-submnd 18743  df-mulg 19035  df-cntz 19283  df-cmn 19748  df-psmet 21339  df-xmet 21340  df-met 21341  df-bl 21342  df-mopn 21343  df-fbas 21344  df-fg 21345  df-cnfld 21348  df-top 22877  df-topon 22894  df-topsp 22916  df-bases 22929  df-cld 23002  df-ntr 23003  df-cls 23004  df-nei 23081  df-lp 23119  df-perf 23120  df-cn 23210  df-cnp 23211  df-haus 23298  df-tx 23545  df-hmeo 23738  df-fil 23829  df-fm 23921  df-flim 23922  df-flf 23923  df-xms 24303  df-ms 24304  df-tms 24305  df-cncf 24863  df-limc 25851  df-dv 25852
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator