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 47933
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 47932 . 2 (cos‘π) = (((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) + (5 · (𝐹 / 2)))
3 cospi 26801 . 2 (cos‘π) = -1
41goldrarr 47928 . . . . . . . 8 𝐹 ∈ ℝ
54recni 11323 . . . . . . 7 𝐹 ∈ ℂ
6 2cnne0 12555 . . . . . . 7 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
7 5nn0 12626 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
8 expdiv 14256 . . . . . . 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 7431 . . . . 5 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
11 expcl 14222 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (𝐹↑5) ∈ ℂ)
125, 7, 11mp2an 705 . . . . . . 7 (𝐹↑5) ∈ ℂ
13 2cn 12418 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
14 expcl 14222 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 5 ∈ ℕ0) → (2↑5) ∈ ℂ)
1513, 7, 14mp2an 705 . . . . . . . 8 (2↑5) ∈ ℂ
16 2ne0 12449 . . . . . . . . 9 2 ≠ 0
17 5nn 12429 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℕ
1817nnzi 12720 . . . . . . . . 9 5 ∈ ℤ
19 expne0i 14237 . . . . . . . . 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 12832 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ0
2322nn0cni 12618 . . . . . . . 8 16 ∈ ℂ
24 1nn0 12622 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℕ0
25 6nn 12432 . . . . . . . . . 10 6 ∈ ℕ
2624, 25decnncl 12838 . . . . . . . . 9 16 ∈ ℕ
2726nnne0i 12378 . . . . . . . 8 16 ≠ 0
2823, 27pm3.2i 476 . . . . . . 7 (16 ∈ ℂ ∧ 16 ≠ 0)
29 divdiv2 12029 . . . . . . 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 11317 . . . . . . 7 ((𝐹↑5) · 16) = (16 · (𝐹↑5))
3231oveq1i 7430 . . . . . 6 (((𝐹↑5) · 16) / (2↑5)) = ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5))
3323, 12, 15, 20divassi 12073 . . . . . 6 ((16 · (𝐹↑5)) / (2↑5)) = (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5)))
3430, 32, 333eqtrri 2788 . . . . 5 (16 · ((𝐹↑5) / (2↑5))) = ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16))
35 exp1 14210 . . . . . . . . . . 11 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
3613, 35ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (2↑1) = 2
3736eqcomi 2769 . . . . . . . . 9 2 = (2↑1)
38 4cn 12428 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
39 ax-1cn 11258 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℂ
40 4p1e5 12488 . . . . . . . . . . 11 (4 + 1) = 5
4138, 39, 40mvlladdi 11576 . . . . . . . . . 10 1 = (5 − 4)
4241oveq2i 7431 . . . . . . . . 9 (2↑1) = (2↑(5 − 4))
4337, 42eqtri 2783 . . . . . . . 8 2 = (2↑(5 − 4))
44 4z 12730 . . . . . . . . . 10 4 ∈ ℤ
4518, 44pm3.2i 476 . . . . . . . . 9 (5 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ)
46 expsub 14253 . . . . . . . . 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 17262 . . . . . . . . 9 (2↑4) = 16
4948oveq2i 7431 . . . . . . . 8 ((2↑5) / (2↑4)) = ((2↑5) / 16)
5043, 47, 493eqtri 2787 . . . . . . 7 2 = ((2↑5) / 16)
5150eqcomi 2769 . . . . . 6 ((2↑5) / 16) = 2
5251oveq2i 7431 . . . . 5 ((𝐹↑5) / ((2↑5) / 16)) = ((𝐹↑5) / 2)
5310, 34, 523eqtri 2787 . . . 4 (16 · ((𝐹 / 2)↑5)) = ((𝐹↑5) / 2)
54 3nn0 12624 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
55 expdiv 14256 . . . . . . 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 7431 . . . . 5 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
58 5t4e20 12921 . . . . . . . 8 (5 · 4) = 20
5958eqcomi 2769 . . . . . . 7 20 = (5 · 4)
6059oveq1i 7430 . . . . . 6 (20 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
61 5cn 12431 . . . . . . 7 5 ∈ ℂ
62 expcl 14222 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐹↑3) ∈ ℂ)
635, 54, 62mp2an 705 . . . . . . . 8 (𝐹↑3) ∈ ℂ
64 expcl 14222 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (2↑3) ∈ ℂ)
6513, 54, 64mp2an 705 . . . . . . . 8 (2↑3) ∈ ℂ
66 3z 12729 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℤ
67 expne0i 14237 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0 ∧ 3 ∈ ℤ) → (2↑3) ≠ 0)
6813, 16, 66, 67mp3an 1490 . . . . . . . 8 (2↑3) ≠ 0
6963, 65, 68divcli 12059 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / (2↑3)) ∈ ℂ
7061, 38, 69mulassi 11320 . . . . . 6 ((5 · 4) · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))))
7160, 70eqtri 2783 . . . . 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 12454 . . . . . . . . . 10 4 ≠ 0
7438, 73pm3.2i 476 . . . . . . . . 9 (4 ∈ ℂ ∧ 4 ≠ 0)
75 divdiv2 12029 . . . . . . . . 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 11317 . . . . . . . . 9 ((𝐹↑3) · 4) = (4 · (𝐹↑3))
7877oveq1i 7430 . . . . . . . 8 (((𝐹↑3) · 4) / (2↑3)) = ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3))
7938, 63, 65, 68divassi 12073 . . . . . . . 8 ((4 · (𝐹↑3)) / (2↑3)) = (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))
8076, 78, 793eqtrri 2788 . . . . . . 7 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4))
81 4t2e8 12511 . . . . . . . . . 10 (4 · 2) = 8
82 cu2 14343 . . . . . . . . . . 11 (2↑3) = 8
8382eqcomi 2769 . . . . . . . . . 10 8 = (2↑3)
8481, 83eqtri 2783 . . . . . . . . 9 (4 · 2) = (2↑3)
8565, 38, 13, 73divmuli 12071 . . . . . . . . 9 (((2↑3) / 4) = 2 ↔ (4 · 2) = (2↑3))
8684, 85mpbir 234 . . . . . . . 8 ((2↑3) / 4) = 2
8786oveq2i 7431 . . . . . . 7 ((𝐹↑3) / ((2↑3) / 4)) = ((𝐹↑3) / 2)
8880, 87eqtri 2783 . . . . . 6 (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3))) = ((𝐹↑3) / 2)
8988oveq2i 7431 . . . . 5 (5 · (4 · ((𝐹↑3) / (2↑3)))) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9057, 71, 893eqtri 2787 . . . 4 (20 · ((𝐹 / 2)↑3)) = (5 · ((𝐹↑3) / 2))
9153, 90oveq12i 7432 . . 3 ((16 · ((𝐹 / 2)↑5)) − (20 · ((𝐹 / 2)↑3))) = (((𝐹↑5) / 2) − (5 · ((𝐹↑3) / 2)))
9291oveq1i 7430 . 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 2791 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 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   − cmin 11541   -cneg 11542   / cdiv 11973  2c2 12397  3c3 12398  4c4 12399  5c5 12400  6c6 12401  8c8 12403  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  cdc 12814  ↑cexp 14204  cosccos 16230  πcpi 16232
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ioc 13481  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-shft 15220  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-ef 16233  df-sin 16235  df-cos 16236  df-pi 16238  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187
This theorem is used by:  goldratmolem3  47934
  Copyright terms: Public domain W3C validator