MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lawcoslem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lawcoslem1 24897
Description: Lemma for lawcos 24898. Here we prove the law for a point at the origin and two distinct points U and V, using an expanded version of the signed angle expression on the complex plane. (Contributed by David A. Wheeler, 11-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lawcoslem1.1 (𝜑𝑈 ∈ ℂ)
lawcoslem1.2 (𝜑𝑉 ∈ ℂ)
lawcoslem1.3 (𝜑𝑈 ≠ 0)
lawcoslem1.4 (𝜑𝑉 ≠ 0)
Assertion
Ref Expression
lawcoslem1 (𝜑 → ((abs‘(𝑈𝑉))↑2) = ((((abs‘𝑈)↑2) + ((abs‘𝑉)↑2)) − (2 · (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / (abs‘(𝑈 / 𝑉)))))))

Proof of Theorem lawcoslem1
StepHypRef Expression
1 lawcoslem1.1 . . 3 (𝜑𝑈 ∈ ℂ)
2 lawcoslem1.2 . . 3 (𝜑𝑉 ∈ ℂ)
3 sqabssub 14364 . . 3 ((𝑈 ∈ ℂ ∧ 𝑉 ∈ ℂ) → ((abs‘(𝑈𝑉))↑2) = ((((abs‘𝑈)↑2) + ((abs‘𝑉)↑2)) − (2 · (ℜ‘(𝑈 · (∗‘𝑉))))))
41, 2, 3syl2anc 580 . 2 (𝜑 → ((abs‘(𝑈𝑉))↑2) = ((((abs‘𝑈)↑2) + ((abs‘𝑉)↑2)) − (2 · (ℜ‘(𝑈 · (∗‘𝑉))))))
5 lawcoslem1.4 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑉 ≠ 0)
61, 2, 5absdivd 14535 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘(𝑈 / 𝑉)) = ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉)))
76oveq2d 6894 . . . . . . 7 (𝜑 → ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / (abs‘(𝑈 / 𝑉))) = ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉))))
87oveq2d 6894 . . . . . 6 (𝜑 → (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / (abs‘(𝑈 / 𝑉)))) = (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉)))))
91abscld 14516 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (abs‘𝑈) ∈ ℝ)
102abscld 14516 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (abs‘𝑉) ∈ ℝ)
119, 10remulcld 10359 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) ∈ ℝ)
1211recnd 10357 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) ∈ ℂ)
131, 2, 5divcld 11093 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑈 / 𝑉) ∈ ℂ)
1413recld 14275 . . . . . . . 8 (𝜑 → (ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) ∈ ℝ)
1514recnd 10357 . . . . . . 7 (𝜑 → (ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) ∈ ℂ)
169recnd 10357 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘𝑈) ∈ ℂ)
1710recnd 10357 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘𝑉) ∈ ℂ)
182, 5absne0d 14527 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘𝑉) ≠ 0)
1916, 17, 18divcld 11093 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉)) ∈ ℂ)
20 lawcoslem1.3 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑈 ≠ 0)
211, 20absne0d 14527 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘𝑈) ≠ 0)
2216, 17, 21, 18divne0d 11109 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉)) ≠ 0)
2312, 15, 19, 22div12d 11129 . . . . . 6 (𝜑 → (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉)))) = ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) · (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) / ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉)))))
248, 23eqtrd 2833 . . . . 5 (𝜑 → (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / (abs‘(𝑈 / 𝑉)))) = ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) · (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) / ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉)))))
2512, 16, 17, 21, 18divdiv2d 11125 . . . . . . 7 (𝜑 → (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) / ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉))) = ((((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · (abs‘𝑉)) / (abs‘𝑈)))
2617sqvald 13259 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((abs‘𝑉)↑2) = ((abs‘𝑉) · (abs‘𝑉)))
2726oveq1d 6893 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) · (abs‘𝑈)) = (((abs‘𝑉) · (abs‘𝑉)) · (abs‘𝑈)))
2816, 17, 17mul31d 10537 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · (abs‘𝑉)) = (((abs‘𝑉) · (abs‘𝑉)) · (abs‘𝑈)))
2927, 28eqtr4d 2836 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) · (abs‘𝑈)) = (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · (abs‘𝑉)))
3029oveq1d 6893 . . . . . . 7 (𝜑 → ((((abs‘𝑉)↑2) · (abs‘𝑈)) / (abs‘𝑈)) = ((((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · (abs‘𝑉)) / (abs‘𝑈)))
3117sqcld 13260 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((abs‘𝑉)↑2) ∈ ℂ)
3231, 16, 21divcan4d 11099 . . . . . . 7 (𝜑 → ((((abs‘𝑉)↑2) · (abs‘𝑈)) / (abs‘𝑈)) = ((abs‘𝑉)↑2))
3325, 30, 323eqtr2rd 2840 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs‘𝑉)↑2) = (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) / ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉))))
3433oveq2d 6894 . . . . 5 (𝜑 → ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) · ((abs‘𝑉)↑2)) = ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) · (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) / ((abs‘𝑈) / (abs‘𝑉)))))
3515, 31mulcomd 10350 . . . . . . 7 (𝜑 → ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) · ((abs‘𝑉)↑2)) = (((abs‘𝑉)↑2) · (ℜ‘(𝑈 / 𝑉))))
3610resqcld 13291 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((abs‘𝑉)↑2) ∈ ℝ)
3736, 13remul2d 14308 . . . . . . 7 (𝜑 → (ℜ‘(((abs‘𝑉)↑2) · (𝑈 / 𝑉))) = (((abs‘𝑉)↑2) · (ℜ‘(𝑈 / 𝑉))))
3835, 37eqtr4d 2836 . . . . . 6 (𝜑 → ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) · ((abs‘𝑉)↑2)) = (ℜ‘(((abs‘𝑉)↑2) · (𝑈 / 𝑉))))
391, 31, 2, 5div12d 11129 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑈 · (((abs‘𝑉)↑2) / 𝑉)) = (((abs‘𝑉)↑2) · (𝑈 / 𝑉)))
4031, 2, 5divrecd 11096 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) / 𝑉) = (((abs‘𝑉)↑2) · (1 / 𝑉)))
41 recval 14403 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑉 ∈ ℂ ∧ 𝑉 ≠ 0) → (1 / 𝑉) = ((∗‘𝑉) / ((abs‘𝑉)↑2)))
422, 5, 41syl2anc 580 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (1 / 𝑉) = ((∗‘𝑉) / ((abs‘𝑉)↑2)))
4342oveq2d 6894 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) · (1 / 𝑉)) = (((abs‘𝑉)↑2) · ((∗‘𝑉) / ((abs‘𝑉)↑2))))
442cjcld 14277 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (∗‘𝑉) ∈ ℂ)
45 sqne0 13184 . . . . . . . . . . . . . 14 ((abs‘𝑉) ∈ ℂ → (((abs‘𝑉)↑2) ≠ 0 ↔ (abs‘𝑉) ≠ 0))
4617, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) ≠ 0 ↔ (abs‘𝑉) ≠ 0))
4718, 46mpbird 249 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((abs‘𝑉)↑2) ≠ 0)
4844, 31, 47divcan2d 11095 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) · ((∗‘𝑉) / ((abs‘𝑉)↑2))) = (∗‘𝑉))
4943, 48eqtrd 2833 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) · (1 / 𝑉)) = (∗‘𝑉))
5040, 49eqtrd 2833 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) / 𝑉) = (∗‘𝑉))
5150oveq2d 6894 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑈 · (((abs‘𝑉)↑2) / 𝑉)) = (𝑈 · (∗‘𝑉)))
5239, 51eqtr3d 2835 . . . . . . 7 (𝜑 → (((abs‘𝑉)↑2) · (𝑈 / 𝑉)) = (𝑈 · (∗‘𝑉)))
5352fveq2d 6415 . . . . . 6 (𝜑 → (ℜ‘(((abs‘𝑉)↑2) · (𝑈 / 𝑉))) = (ℜ‘(𝑈 · (∗‘𝑉))))
5438, 53eqtrd 2833 . . . . 5 (𝜑 → ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) · ((abs‘𝑉)↑2)) = (ℜ‘(𝑈 · (∗‘𝑉))))
5524, 34, 543eqtr2rd 2840 . . . 4 (𝜑 → (ℜ‘(𝑈 · (∗‘𝑉))) = (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / (abs‘(𝑈 / 𝑉)))))
5655oveq2d 6894 . . 3 (𝜑 → (2 · (ℜ‘(𝑈 · (∗‘𝑉)))) = (2 · (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / (abs‘(𝑈 / 𝑉))))))
5756oveq2d 6894 . 2 (𝜑 → ((((abs‘𝑈)↑2) + ((abs‘𝑉)↑2)) − (2 · (ℜ‘(𝑈 · (∗‘𝑉))))) = ((((abs‘𝑈)↑2) + ((abs‘𝑉)↑2)) − (2 · (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / (abs‘(𝑈 / 𝑉)))))))
584, 57eqtrd 2833 1 (𝜑 → ((abs‘(𝑈𝑉))↑2) = ((((abs‘𝑈)↑2) + ((abs‘𝑉)↑2)) − (2 · (((abs‘𝑈) · (abs‘𝑉)) · ((ℜ‘(𝑈 / 𝑉)) / (abs‘(𝑈 / 𝑉)))))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 198   = wceq 1653  wcel 2157  wne 2971  cfv 6101  (class class class)co 6878  cc 10222  0cc0 10224  1c1 10225   + caddc 10227   · cmul 10229  cmin 10556   / cdiv 10976  2c2 11368  cexp 13114  ccj 14177  cre 14178  abscabs 14315
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1891  ax-4 1905  ax-5 2006  ax-6 2072  ax-7 2107  ax-8 2159  ax-9 2166  ax-10 2185  ax-11 2200  ax-12 2213  ax-13 2377  ax-ext 2777  ax-sep 4975  ax-nul 4983  ax-pow 5035  ax-pr 5097  ax-un 7183  ax-cnex 10280  ax-resscn 10281  ax-1cn 10282  ax-icn 10283  ax-addcl 10284  ax-addrcl 10285  ax-mulcl 10286  ax-mulrcl 10287  ax-mulcom 10288  ax-addass 10289  ax-mulass 10290  ax-distr 10291  ax-i2m1 10292  ax-1ne0 10293  ax-1rid 10294  ax-rnegex 10295  ax-rrecex 10296  ax-cnre 10297  ax-pre-lttri 10298  ax-pre-lttrn 10299  ax-pre-ltadd 10300  ax-pre-mulgt0 10301  ax-pre-sup 10302
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 386  df-or 875  df-3or 1109  df-3an 1110  df-tru 1657  df-ex 1876  df-nf 1880  df-sb 2065  df-mo 2591  df-eu 2609  df-clab 2786  df-cleq 2792  df-clel 2795  df-nfc 2930  df-ne 2972  df-nel 3075  df-ral 3094  df-rex 3095  df-reu 3096  df-rmo 3097  df-rab 3098  df-v 3387  df-sbc 3634  df-csb 3729  df-dif 3772  df-un 3774  df-in 3776  df-ss 3783  df-pss 3785  df-nul 4116  df-if 4278  df-pw 4351  df-sn 4369  df-pr 4371  df-tp 4373  df-op 4375  df-uni 4629  df-iun 4712  df-br 4844  df-opab 4906  df-mpt 4923  df-tr 4946  df-id 5220  df-eprel 5225  df-po 5233  df-so 5234  df-fr 5271  df-we 5273  df-xp 5318  df-rel 5319  df-cnv 5320  df-co 5321  df-dm 5322  df-rn 5323  df-res 5324  df-ima 5325  df-pred 5898  df-ord 5944  df-on 5945  df-lim 5946  df-suc 5947  df-iota 6064  df-fun 6103  df-fn 6104  df-f 6105  df-f1 6106  df-fo 6107  df-f1o 6108  df-fv 6109  df-riota 6839  df-ov 6881  df-oprab 6882  df-mpt2 6883  df-om 7300  df-2nd 7402  df-wrecs 7645  df-recs 7707  df-rdg 7745  df-er 7982  df-en 8196  df-dom 8197  df-sdom 8198  df-sup 8590  df-pnf 10365  df-mnf 10366  df-xr 10367  df-ltxr 10368  df-le 10369  df-sub 10558  df-neg 10559  df-div 10977  df-nn 11313  df-2 11376  df-3 11377  df-n0 11581  df-z 11667  df-uz 11931  df-rp 12075  df-seq 13056  df-exp 13115  df-cj 14180  df-re 14181  df-im 14182  df-sqrt 14316  df-abs 14317
This theorem is referenced by:  lawcos  24898
  Copyright terms: Public domain W3C validator