Theorem lognegb 26713

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 26711	. . . . 5 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘--𝐴) = ((log‘-𝐴) + (i · π)))
2	1	fveq2d 6875	. . . 4 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (ℑ‘(log‘--𝐴)) = (ℑ‘((log‘-𝐴) + (i · π))))
3		relogcl 26698	. . . . 5 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (log‘-𝐴) ∈ ℝ)
4		pire 26577	. . . . 5 ⊢ π ∈ ℝ
5		crim 15156	. . . . 5 ⊢ (((log‘-𝐴) ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → (ℑ‘((log‘-𝐴) + (i · π))) = π)
6	3, 4, 5	sylancl 597	. . . 4 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (ℑ‘((log‘-𝐴) + (i · π))) = π)
7	2, 6	eqtrd 2800	. . 3 ⊢ (-𝐴 ∈ ℝ+ → (ℑ‘(log‘--𝐴)) = π)
8		negneg 11496	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → --𝐴 = 𝐴)
9	8	adantr 485	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → --𝐴 = 𝐴)
10	9	fveq2d 6875	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (log‘--𝐴) = (log‘𝐴))
11	10	fveqeq2d 6879	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((ℑ‘(log‘--𝐴)) = π ↔ (ℑ‘(log‘𝐴)) = π))
12	7, 11	imbitrid 247	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (-𝐴 ∈ ℝ+ → (ℑ‘(log‘𝐴)) = π))
13		logcl 26691	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (log‘𝐴) ∈ ℂ)
14	13	replimd 15238	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (log‘𝐴) = ((ℜ‘(log‘𝐴)) + (i · (ℑ‘(log‘𝐴)))))
15	14	fveq2d 6875	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘(log‘𝐴)) = (exp‘((ℜ‘(log‘𝐴)) + (i · (ℑ‘(log‘𝐴))))))
16		eflog 26699	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘(log‘𝐴)) = 𝐴)
17	13	recld 15235	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (ℜ‘(log‘𝐴)) ∈ ℝ)
18	17	recnd 11225	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (ℜ‘(log‘𝐴)) ∈ ℂ)
19		ax-icn 11147	. . . . . . 7 ⊢ i ∈ ℂ
20	13	imcld 15236	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (ℑ‘(log‘𝐴)) ∈ ℝ)
21	20	recnd 11225	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (ℑ‘(log‘𝐴)) ∈ ℂ)
22		mulcl 11172	. . . . . . 7 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ (ℑ‘(log‘𝐴)) ∈ ℂ) → (i · (ℑ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ)
23	19, 21, 22	sylancr 598	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (i · (ℑ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ)
24		efadd 16138	. . . . . 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 595	. . . . 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 2808	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴))))))
27		oveq2 7408	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → (i · (ℑ‘(log‘𝐴))) = (i · π))
28	27	fveq2d 6875	. . . . . . 7 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴)))) = (exp‘(i · π)))
29		efipi 26596	. . . . . . 7 ⊢ (exp‘(i · π)) = -1
30	28, 29	eqtrdi 2816	. . . . . 6 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴)))) = -1)
31	30	oveq2d 7416	. . . . 5 ⊢ ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · (exp‘(i · (ℑ‘(log‘𝐴))))) = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1))
32	31	eqeq2d 2776	. . . 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 248	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → 𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1)))
34	17	rpefcld 16151	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) ∈ ℝ+)
35	34	rpcnd 13053	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ)
36		neg1cn 12194	. . . . . . . . 9 ⊢ -1 ∈ ℂ
37		mulcom 11174	. . . . . . . . 9 ⊢ (((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) ∈ ℂ ∧ -1 ∈ ℂ) → ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = (-1 · (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴)))))
38	35, 36, 37	sylancl 597	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = (-1 · (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴)))))
39	35	mulm1d 11654	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (-1 · (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴)))) = -(exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
40	38, 39	eqtrd 2800	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = -(exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
41	40	negeqd 11439	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = --(exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
42	35	negnegd 11548	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → --(exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) = (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
43	41, 42	eqtrd 2800	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) = (exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))))
44	43, 34	eqeltrd 2865	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) ∈ ℝ+)
45		negeq 11437	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) → -𝐴 = -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1))
46	45	eleq1d 2850	. . . 4 ⊢ (𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) → (-𝐴 ∈ ℝ+ ↔ -((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) ∈ ℝ+))
47	44, 46	syl5ibrcom 250	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝐴 = ((exp‘(ℜ‘(log‘𝐴))) · -1) → -𝐴 ∈ ℝ+))
48	33, 47	syld 48	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((ℑ‘(log‘𝐴)) = π → -𝐴 ∈ ℝ+))
49	12, 48	impbid 215	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (-𝐴 ∈ ℝ+ ↔ (ℑ‘(log‘𝐴)) = π))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   = wceq 1563   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2960  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400  ℂcc 11086  ℝcr 11087  0cc0 11088  1c1 11089  ici 11090   + caddc 11091   · cmul 11093  -cneg 11430  ℝ⁺crp 13007  ℜcre 15138  ℑcim 15139  expce 16105  πcpi 16110  logclog 26677

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-inf2 9598  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165  ax-pre-sup 11166  ax-addf 11167

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4869  df-int 4909  df-iun 4954  df-iin 4955  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-se 5606  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-isom 6534  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-of 7664  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8145  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-2o 8442  df-er 8682  df-map 8814  df-pm 8815  df-ixp 8884  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-fsupp 9310  df-fi 9359  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-card 9913  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-div 11860  df-nn 12225  df-2 12294  df-3 12295  df-4 12296  df-5 12297  df-6 12298  df-7 12299  df-8 12300  df-9 12301  df-n0 12496  df-z 12583  df-dec 12703  df-uz 12854  df-q 12964  df-rp 13008  df-xneg 13128  df-xadd 13129  df-xmul 13130  df-ioo 13367  df-ioc 13368  df-ico 13369  df-icc 13370  df-fz 13527  df-fzo 13674  df-fl 13816  df-mod 13894  df-seq 14029  df-exp 14089  df-fac 14301  df-bc 14330  df-hash 14358  df-shft 15094  df-cj 15140  df-re 15141  df-im 15142  df-sqrt 15276  df-abs 15277  df-limsup 15512  df-clim 15529  df-rlim 15530  df-sum 15728  df-ef 16111  df-sin 16113  df-cos 16114  df-pi 16116  df-struct 17197  df-sets 17214  df-slot 17232  df-ndx 17244  df-base 17260  df-ress 17281  df-plusg 17313  df-mulr 17314  df-starv 17315  df-sca 17316  df-vsca 17317  df-ip 17318  df-tset 17319  df-ple 17320  df-ds 17322  df-unif 17323  df-hom 17324  df-cco 17325  df-rest 17465  df-topn 17466  df-0g 17484  df-gsum 17485  df-topgen 17486  df-pt 17487  df-prds 17490  df-xrs 17546  df-qtop 17551  df-imas 17552  df-xps 17554  df-mre 17628  df-mrc 17629  df-acs 17631  df-mgm 18688  df-sgrp 18767  df-mnd 18783  df-submnd 18832  df-mulg 19125  df-cntz 19378  df-cmn 19843  df-psmet 21474  df-xmet 21475  df-met 21476  df-bl 21477  df-mopn 21478  df-fbas 21479  df-fg 21480  df-cnfld 21483  df-top 23012  df-topon 23029  df-topsp 23051  df-bases 23064  df-cld 23137  df-ntr 23138  df-cls 23139  df-nei 23216  df-lp 23254  df-perf 23255  df-cn 23345  df-cnp 23346  df-haus 23433  df-tx 23680  df-hmeo 23873  df-fil 23964  df-fm 24056  df-flim 24057  df-flf 24058  df-xms 24438  df-ms 24439  df-tms 24440  df-cncf 24998  df-limc 25986  df-dv 25987  df-log 26679

This theorem is referenced by:  logcj  26729  argimgt0  26735  dvloglem  26771  logf1o2  26773  logrec  26886  ang180lem2  26933  angpieqvdlem2  26952  asinneg  27009  arginv  33004