MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pilem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pilem3 25965
Description: Lemma for pire 25968, pigt2lt4 25966 and sinpi 25967. Existence part. (Contributed by Paul Chapman, 23-Jan-2008.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 18-Jun-2014.) (Revised by AV, 14-Sep-2020.) (Proof shortened by BJ, 30-Jun-2022.)
Assertion
Ref Expression
pilem3 (π ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘π) = 0)

Proof of Theorem pilem3
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2re 12286 . . . . 5 2 ∈ ℝ
21a1i 11 . . . 4 (⊤ → 2 ∈ ℝ)
3 4re 12296 . . . . 5 4 ∈ ℝ
43a1i 11 . . . 4 (⊤ → 4 ∈ ℝ)
5 0red 11217 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℝ)
6 2lt4 12387 . . . . 5 2 < 4
76a1i 11 . . . 4 (⊤ → 2 < 4)
8 iccssre 13406 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℝ ∧ 4 ∈ ℝ) → (2[,]4) ⊆ ℝ)
91, 3, 8mp2an 691 . . . . . 6 (2[,]4) ⊆ ℝ
10 ax-resscn 11167 . . . . . 6 ℝ ⊆ ℂ
119, 10sstri 3992 . . . . 5 (2[,]4) ⊆ ℂ
1211a1i 11 . . . 4 (⊤ → (2[,]4) ⊆ ℂ)
13 sincn 25956 . . . . 5 sin ∈ (ℂ–cn→ℂ)
1413a1i 11 . . . 4 (⊤ → sin ∈ (ℂ–cn→ℂ))
159sseli 3979 . . . . . 6 (𝑦 ∈ (2[,]4) → 𝑦 ∈ ℝ)
1615resincld 16086 . . . . 5 (𝑦 ∈ (2[,]4) → (sin‘𝑦) ∈ ℝ)
1716adantl 483 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑦 ∈ (2[,]4)) → (sin‘𝑦) ∈ ℝ)
18 sin4lt0 16138 . . . . . 6 (sin‘4) < 0
19 sincos2sgn 16137 . . . . . . 7 (0 < (sin‘2) ∧ (cos‘2) < 0)
2019simpli 485 . . . . . 6 0 < (sin‘2)
2118, 20pm3.2i 472 . . . . 5 ((sin‘4) < 0 ∧ 0 < (sin‘2))
2221a1i 11 . . . 4 (⊤ → ((sin‘4) < 0 ∧ 0 < (sin‘2)))
232, 4, 5, 7, 12, 14, 17, 22ivth2 24972 . . 3 (⊤ → ∃𝑥 ∈ (2(,)4)(sin‘𝑥) = 0)
2423mptru 1549 . 2 𝑥 ∈ (2(,)4)(sin‘𝑥) = 0
25 df-pi 16016 . . . . . . 7 π = inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < )
26 inss1 4229 . . . . . . . . 9 (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ+
27 rpssre 12981 . . . . . . . . 9 + ⊆ ℝ
2826, 27sstri 3992 . . . . . . . 8 (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ
29 0re 11216 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ
3026sseli 3979 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) → 𝑧 ∈ ℝ+)
3130rpge0d 13020 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) → 0 ≤ 𝑧)
3231rgen 3064 . . . . . . . . 9 𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))0 ≤ 𝑧
33 breq1 5152 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 0 → (𝑦𝑧 ↔ 0 ≤ 𝑧))
3433ralbidv 3178 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 0 → (∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧 ↔ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))0 ≤ 𝑧))
3534rspcev 3613 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ ∧ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))0 ≤ 𝑧) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧)
3629, 32, 35mp2an 691 . . . . . . . 8 𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧
37 elioore 13354 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ (2(,)4) → 𝑥 ∈ ℝ)
3837adantr 482 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℝ)
39 0red 11217 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 ∈ ℝ)
401a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 2 ∈ ℝ)
41 2pos 12315 . . . . . . . . . . . 12 0 < 2
4241a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 < 2)
43 eliooord 13383 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ (2(,)4) → (2 < 𝑥𝑥 < 4))
4443simpld 496 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ (2(,)4) → 2 < 𝑥)
4544adantr 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 2 < 𝑥)
4639, 40, 38, 42, 45lttrd 11375 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 < 𝑥)
4738, 46elrpd 13013 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℝ+)
48 simpr 486 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘𝑥) = 0)
49 pilem1 25963 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑥) = 0))
5047, 48, 49sylanbrc 584 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})))
51 infrelb 12199 . . . . . . . 8 (((ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ≤ 𝑥)
5228, 36, 50, 51mp3an12i 1466 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ≤ 𝑥)
5325, 52eqbrtrid 5184 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ≤ 𝑥)
54 simpll 766 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → 𝑥 ∈ (2(,)4))
55 simpr 486 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})))
56 pilem1 25963 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ↔ (𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑦) = 0))
5755, 56sylib 217 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → (𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑦) = 0))
5857simpld 496 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → 𝑦 ∈ ℝ+)
59 simplr 768 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → (sin‘𝑥) = 0)
6057simprd 497 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → (sin‘𝑦) = 0)
6154, 58, 59, 60pilem2 25964 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → ((π + 𝑥) / 2) ≤ 𝑦)
6261ralrimiva 3147 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))((π + 𝑥) / 2) ≤ 𝑦)
6328a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ)
6450ne0d 4336 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ≠ ∅)
6536a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧)
66 infrecl 12196 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ ∧ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧) → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ∈ ℝ)
6728, 36, 66mp3an13 1453 . . . . . . . . . . . . . 14 ((ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ≠ ∅ → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ∈ ℝ)
6864, 67syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ∈ ℝ)
6925, 68eqeltrid 2838 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ ℝ)
7069, 38readdcld 11243 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π + 𝑥) ∈ ℝ)
7170rehalfcld 12459 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) ∈ ℝ)
72 infregelb 12198 . . . . . . . . . 10 ((((ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ ∧ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧) ∧ ((π + 𝑥) / 2) ∈ ℝ) → (((π + 𝑥) / 2) ≤ inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ↔ ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))((π + 𝑥) / 2) ≤ 𝑦))
7363, 64, 65, 71, 72syl31anc 1374 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (((π + 𝑥) / 2) ≤ inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ↔ ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))((π + 𝑥) / 2) ≤ 𝑦))
7462, 73mpbird 257 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) ≤ inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ))
7574, 25breqtrrdi 5191 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) ≤ π)
7669recnd 11242 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ ℂ)
7738recnd 11242 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℂ)
7876, 77addcomd 11416 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π + 𝑥) = (𝑥 + π))
7978oveq1d 7424 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) = ((𝑥 + π) / 2))
8079breq1d 5159 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (((π + 𝑥) / 2) ≤ π ↔ ((𝑥 + π) / 2) ≤ π))
81 avgle2 12453 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → (𝑥 ≤ π ↔ ((𝑥 + π) / 2) ≤ π))
8238, 69, 81syl2anc 585 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (𝑥 ≤ π ↔ ((𝑥 + π) / 2) ≤ π))
8380, 82bitr4d 282 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (((π + 𝑥) / 2) ≤ π ↔ 𝑥 ≤ π))
8475, 83mpbid 231 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ≤ π)
8569, 38letri3d 11356 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π = 𝑥 ↔ (π ≤ 𝑥𝑥 ≤ π)))
8653, 84, 85mpbir2and 712 . . . . 5 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π = 𝑥)
87 simpl 484 . . . . 5 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ (2(,)4))
8886, 87eqeltrd 2834 . . . 4 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ (2(,)4))
8986fveq2d 6896 . . . . 5 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘π) = (sin‘𝑥))
9089, 48eqtrd 2773 . . . 4 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘π) = 0)
9188, 90jca 513 . . 3 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘π) = 0))
9291rexlimiva 3148 . 2 (∃𝑥 ∈ (2(,)4)(sin‘𝑥) = 0 → (π ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘π) = 0))
9324, 92ax-mp 5 1 (π ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘π) = 0)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 205  wa 397   = wceq 1542  wtru 1543  wcel 2107  wne 2941  wral 3062  wrex 3071  cin 3948  wss 3949  c0 4323  {csn 4629   class class class wbr 5149  ccnv 5676  cima 5680  cfv 6544  (class class class)co 7409  infcinf 9436  cc 11108  cr 11109  0cc0 11110   + caddc 11113   < clt 11248  cle 11249   / cdiv 11871  2c2 12267  4c4 12269  +crp 12974  (,)cioo 13324  [,]cicc 13327  sincsin 16007  cosccos 16008  πcpi 16010  cnccncf 24392
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-inf2 9636  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188  ax-addf 11189  ax-mulf 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-tp 4634  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-iin 5001  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-isom 6553  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-of 7670  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-supp 8147  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-2o 8467  df-er 8703  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9362  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9505  df-card 9934  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-4 12277  df-5 12278  df-6 12279  df-7 12280  df-8 12281  df-9 12282  df-n0 12473  df-z 12559  df-dec 12678  df-uz 12823  df-q 12933  df-rp 12975  df-xneg 13092  df-xadd 13093  df-xmul 13094  df-ioo 13328  df-ioc 13329  df-ico 13330  df-icc 13331  df-fz 13485  df-fzo 13628  df-fl 13757  df-seq 13967  df-exp 14028  df-fac 14234  df-bc 14263  df-hash 14291  df-shft 15014  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-limsup 15415  df-clim 15432  df-rlim 15433  df-sum 15633  df-ef 16011  df-sin 16013  df-cos 16014  df-pi 16016  df-struct 17080  df-sets 17097  df-slot 17115  df-ndx 17127  df-base 17145  df-ress 17174  df-plusg 17210  df-mulr 17211  df-starv 17212  df-sca 17213  df-vsca 17214  df-ip 17215  df-tset 17216  df-ple 17217  df-ds 17219  df-unif 17220  df-hom 17221  df-cco 17222  df-rest 17368  df-topn 17369  df-0g 17387  df-gsum 17388  df-topgen 17389  df-pt 17390  df-prds 17393  df-xrs 17448  df-qtop 17453  df-imas 17454  df-xps 17456  df-mre 17530  df-mrc 17531  df-acs 17533  df-mgm 18561  df-sgrp 18610  df-mnd 18626  df-submnd 18672  df-mulg 18951  df-cntz 19181  df-cmn 19650  df-psmet 20936  df-xmet 20937  df-met 20938  df-bl 20939  df-mopn 20940  df-fbas 20941  df-fg 20942  df-cnfld 20945  df-top 22396  df-topon 22413  df-topsp 22435  df-bases 22449  df-cld 22523  df-ntr 22524  df-cls 22525  df-nei 22602  df-lp 22640  df-perf 22641  df-cn 22731  df-cnp 22732  df-haus 22819  df-tx 23066  df-hmeo 23259  df-fil 23350  df-fm 23442  df-flim 23443  df-flf 23444  df-xms 23826  df-ms 23827  df-tms 23828  df-cncf 24394  df-limc 25383  df-dv 25384
This theorem is referenced by:  pigt2lt4  25966  sinpi  25967  pire  25968
  Copyright terms: Public domain W3C validator