Theorem lognegb 25167

Description: If a number has imaginary part equal to π, then it is on the negative real axis and vice-versa. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Sep-2014.)

Assertion

Ref	Expression
lognegb	⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (-𝐴 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝐴)) = π))

Proof of Theorem lognegb

Step	Hyp	Ref	Expression
1		logneg 25165	. . . . 5 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘--𝐴) = ((log‘-𝐴) + (i · π)))
2	1	fveq2d 6669	. . . 4 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (ℑ‘(log‘--𝐴)) = (ℑ‘((log‘-𝐴) + (i · π))))
3		relogcl 25153	. . . . 5 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘-𝐴) ∈ ℝ)
4		pire 25038	. . . . 5 ⊢ π ∈ ℝ
5		crim 14468	. . . . 5 ⊢ (((log‘-𝐴) ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → (ℑ‘((log‘-𝐴) + (i · π))) = π)
6	3, 4, 5	sylancl 588	. . . 4 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (ℑ‘((log‘-𝐴) + (i · π))) = π)
7	2, 6	eqtrd 2856	. . 3 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (ℑ‘(log‘--𝐴)) = π)
8		negneg 10930	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → --𝐴 = 𝐴)
9	8	adantr 483	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → --𝐴 = 𝐴)
10	9	fveq2d 6669	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (log‘--𝐴) = (log‘𝐴))
11	10	fveqeq2d 6673	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((ℑ‘(log‘--𝐴)) = π ↔ (ℑ‘(log‘𝐴)) = π))
12	7, 11	syl5ib 246	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (-𝐴 ∈ ℝ+ → (ℑ‘(log‘𝐴)) = π))
13		logcl 25146	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (log‘𝐴) ∈ ℂ)
14	13	replimd 14550	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (log‘𝐴) = ((ℜ‘(log‘𝐴)) + (i · (ℑ‘(log‘𝐴)))))
15	14	fveq2d 6669	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘(log‘𝐴)) = (exp‘((ℜ‘(log‘𝐴)) + (i · (ℑ‘(log‘𝐴))))))
16		eflog 25154	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘(log‘𝐴)) = 𝐴)
17	13	recld 14547	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (ℜ‘(log‘𝐴)) ∈ ℝ)
18	17	recnd 10663	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (ℜ‘(log‘𝐴)) ∈ ℂ)
19		ax-icn 10590	. . . . . . 7 ⊢ i ∈ ℂ
20	13	imcld 14548	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (ℑ‘(log‘𝐴)) ∈ ℝ)
21	20	recnd 10663	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (ℑ‘(log‘𝐴)) ∈ ℂ)
22		mulcl 10615	. . . . . . 7 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ (ℑ‘(log‘𝐴)) ∈ ℂ) → (i · (ℑ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ)
23	19, 21, 22	sylancr 589	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (i · (ℑ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ)
24		efadd 15441	. . . . . 6 ⊢ (((ℜ‘(log‘𝐴)) ∈ ℂ ∧ (i · (ℑ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ) → (exp‘((ℜ‘(log‘𝐴)) + (i · (ℑ‘(log‘𝐴))))) = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴))))))
25	18, 23, 24	syl2anc 586	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘((ℜ‘(log‘𝐴)) + (i · (ℑ‘(log‘𝐴))))) = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴))))))
26	15, 16, 25	3eqtr3d 2864	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴))))))
27		oveq2 7158	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → (i · (ℑ‘(log‘𝐴))) = (i · π))
28	27	fveq2d 6669	. . . . . . 7 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴)))) = (exp‘(i · π)))
29		efipi 25053	. . . . . . 7 ⊢ (exp‘(i · π)) = -1
30	28, 29	syl6eq 2872	. . . . . 6 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴)))) = -1)
31	30	oveq2d 7166	. . . . 5 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴))))) = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1))
32	31	eqeq2d 2832	. . . 4 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → (𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴))))) ↔ 𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1)))
33	26, 32	syl5ibcom 247	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → 𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1)))
34	17	rpefcld 15452	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) ∈ ℝ+)
35	34	rpcnd 12427	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ)
36		neg1cn 11745	. . . . . . . . 9 ⊢ -1 ∈ ℂ
37		mulcom 10617	. . . . . . . . 9 ⊢ (((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ ∧ -1 ∈ ℂ) → ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = (-1 · (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴)))))
38	35, 36, 37	sylancl 588	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = (-1 · (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴)))))
39	35	mulm1d 11086	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (-1 · (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴)))) = -(exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
40	38, 39	eqtrd 2856	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = -(exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
41	40	negeqd 10874	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = --(exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
42	35	negnegd 10982	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → --(exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) = (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
43	41, 42	eqtrd 2856	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
44	43, 34	eqeltrd 2913	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) ∈ ℝ+)
45		negeq 10872	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) → -𝐴 = -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1))
46	45	eleq1d 2897	. . . 4 ⊢ (𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) → (-𝐴 ∈ ℝ+ ↔ -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) ∈ ℝ+))
47	44, 46	syl5ibrcom 249	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) → -𝐴 ∈ ℝ+))
48	33, 47	syld 47	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → -𝐴 ∈ ℝ+))
49	12, 48	impbid 214	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (-𝐴 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝐴)) = π))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   = wceq 1533   ∈ wcel 2110   ≠ wne 3016  ‘cfv 6350  (class class class)co 7150  ℂcc 10529  ℝcr 10530  0cc0 10531  1c1 10532  ici 10533   + caddc 10534   · cmul 10536  -cneg 10865  ℝ⁺crp 12383  ℜcre 14450  ℑcim 14451  expce 15409  πcpi 15414  logclog 25132

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2156  ax-12 2172  ax-ext 2793  ax-rep 5183  ax-sep 5196  ax-nul 5203  ax-pow 5259  ax-pr 5322  ax-un 7455  ax-inf2 9098  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608  ax-pre-sup 10609  ax-addf 10610  ax-mulf 10611

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3497  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-pss 3954  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4562  df-pr 4564  df-tp 4566  df-op 4568  df-uni 4833  df-int 4870  df-iun 4914  df-iin 4915  df-br 5060  df-opab 5122  df-mpt 5140  df-tr 5166  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5469  df-so 5470  df-fr 5509  df-se 5510  df-we 5511  df-xp 5556  df-rel 5557  df-cnv 5558  df-co 5559  df-dm 5560  df-rn 5561  df-res 5562  df-ima 5563  df-pred 6143  df-ord 6189  df-on 6190  df-lim 6191  df-suc 6192  df-iota 6309  df-fun 6352  df-fn 6353  df-f 6354  df-f1 6355  df-fo 6356  df-f1o 6357  df-fv 6358  df-isom 6359  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-of 7403  df-om 7575  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-supp 7825  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-1o 8096  df-2o 8097  df-oadd 8100  df-er 8283  df-map 8402  df-pm 8403  df-ixp 8456  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-fin 8507  df-fsupp 8828  df-fi 8869  df-sup 8900  df-inf 8901  df-oi 8968  df-card 9362  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-div 11292  df-nn 11633  df-2 11694  df-3 11695  df-4 11696  df-5 11697  df-6 11698  df-7 11699  df-8 11700  df-9 11701  df-n0 11892  df-z 11976  df-dec 12093  df-uz 12238  df-q 12343  df-rp 12384  df-xneg 12501  df-xadd 12502  df-xmul 12503  df-ioo 12736  df-ioc 12737  df-ico 12738  df-icc 12739  df-fz 12887  df-fzo 13028  df-fl 13156  df-mod 13232  df-seq 13364  df-exp 13424  df-fac 13628  df-bc 13657  df-hash 13685  df-shft 14420  df-cj 14452  df-re 14453  df-im 14454  df-sqrt 14588  df-abs 14589  df-limsup 14822  df-clim 14839  df-rlim 14840  df-sum 15037  df-ef 15415  df-sin 15417  df-cos 15418  df-pi 15420  df-struct 16479  df-ndx 16480  df-slot 16481  df-base 16483  df-sets 16484  df-ress 16485  df-plusg 16572  df-mulr 16573  df-starv 16574  df-sca 16575  df-vsca 16576  df-ip 16577  df-tset 16578  df-ple 16579  df-ds 16581  df-unif 16582  df-hom 16583  df-cco 16584  df-rest 16690  df-topn 16691  df-0g 16709  df-gsum 16710  df-topgen 16711  df-pt 16712  df-prds 16715  df-xrs 16769  df-qtop 16774  df-imas 16775  df-xps 16777  df-mre 16851  df-mrc 16852  df-acs 16854  df-mgm 17846  df-sgrp 17895  df-mnd 17906  df-submnd 17951  df-mulg 18219  df-cntz 18441  df-cmn 18902  df-psmet 20531  df-xmet 20532  df-met 20533  df-bl 20534  df-mopn 20535  df-fbas 20536  df-fg 20537  df-cnfld 20540  df-top 21496  df-topon 21513  df-topsp 21535  df-bases 21548  df-cld 21621  df-ntr 21622  df-cls 21623  df-nei 21700  df-lp 21738  df-perf 21739  df-cn 21829  df-cnp 21830  df-haus 21917  df-tx 22164  df-hmeo 22357  df-fil 22448  df-fm 22540  df-flim 22541  df-flf 22542  df-xms 22924  df-ms 22925  df-tms 22926  df-cncf 23480  df-limc 24458  df-dv 24459  df-log 25134

This theorem is referenced by:  logcj  25183  argimgt0  25189  dvloglem  25225  logf1o2  25227  logrec  25335  ang180lem2  25382  angpieqvdlem2  25401  asinneg  25458