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

Theorem pilem3 25046
Description: Lemma for pire 25049, pigt2lt4 25047 and sinpi 25048. 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 11699 . . . . 5 2 ∈ ℝ
21a1i 11 . . . 4 (⊤ → 2 ∈ ℝ)
3 4re 11709 . . . . 5 4 ∈ ℝ
43a1i 11 . . . 4 (⊤ → 4 ∈ ℝ)
5 0red 10633 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℝ)
6 2lt4 11800 . . . . 5 2 < 4
76a1i 11 . . . 4 (⊤ → 2 < 4)
8 iccssre 12807 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℝ ∧ 4 ∈ ℝ) → (2[,]4) ⊆ ℝ)
91, 3, 8mp2an 691 . . . . . 6 (2[,]4) ⊆ ℝ
10 ax-resscn 10583 . . . . . 6 ℝ ⊆ ℂ
119, 10sstri 3951 . . . . 5 (2[,]4) ⊆ ℂ
1211a1i 11 . . . 4 (⊤ → (2[,]4) ⊆ ℂ)
13 sincn 25037 . . . . 5 sin ∈ (ℂ–cn→ℂ)
1413a1i 11 . . . 4 (⊤ → sin ∈ (ℂ–cn→ℂ))
159sseli 3938 . . . . . 6 (𝑦 ∈ (2[,]4) → 𝑦 ∈ ℝ)
1615resincld 15487 . . . . 5 (𝑦 ∈ (2[,]4) → (sin‘𝑦) ∈ ℝ)
1716adantl 485 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑦 ∈ (2[,]4)) → (sin‘𝑦) ∈ ℝ)
18 sin4lt0 15539 . . . . . 6 (sin‘4) < 0
19 sincos2sgn 15538 . . . . . . 7 (0 < (sin‘2) ∧ (cos‘2) < 0)
2019simpli 487 . . . . . 6 0 < (sin‘2)
2118, 20pm3.2i 474 . . . . 5 ((sin‘4) < 0 ∧ 0 < (sin‘2))
2221a1i 11 . . . 4 (⊤ → ((sin‘4) < 0 ∧ 0 < (sin‘2)))
232, 4, 5, 7, 12, 14, 17, 22ivth2 24057 . . 3 (⊤ → ∃𝑥 ∈ (2(,)4)(sin‘𝑥) = 0)
2423mptru 1545 . 2 𝑥 ∈ (2(,)4)(sin‘𝑥) = 0
25 df-pi 15417 . . . . . . 7 π = inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < )
26 inss1 4179 . . . . . . . . 9 (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ+
27 rpssre 12384 . . . . . . . . 9 + ⊆ ℝ
2826, 27sstri 3951 . . . . . . . 8 (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ
29 0re 10632 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ
3026sseli 3938 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) → 𝑧 ∈ ℝ+)
3130rpge0d 12423 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) → 0 ≤ 𝑧)
3231rgen 3140 . . . . . . . . 9 𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))0 ≤ 𝑧
33 breq1 5045 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 0 → (𝑦𝑧 ↔ 0 ≤ 𝑧))
3433ralbidv 3187 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 0 → (∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧 ↔ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))0 ≤ 𝑧))
3534rspcev 3598 . . . . . . . . 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 12756 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ (2(,)4) → 𝑥 ∈ ℝ)
3837adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℝ)
39 0red 10633 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 ∈ ℝ)
401a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 2 ∈ ℝ)
41 2pos 11728 . . . . . . . . . . . 12 0 < 2
4241a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 < 2)
43 eliooord 12784 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ (2(,)4) → (2 < 𝑥𝑥 < 4))
4443simpld 498 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ (2(,)4) → 2 < 𝑥)
4544adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 2 < 𝑥)
4639, 40, 38, 42, 45lttrd 10790 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 < 𝑥)
4738, 46elrpd 12416 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℝ+)
48 simpr 488 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘𝑥) = 0)
49 pilem1 25044 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑥) = 0))
5047, 48, 49sylanbrc 586 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})))
51 infrelb 11613 . . . . . . . 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 1462 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ≤ 𝑥)
5325, 52eqbrtrid 5077 . . . . . 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 488 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})))
56 pilem1 25044 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ↔ (𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑦) = 0))
5755, 56sylib 221 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → (𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑦) = 0))
5857simpld 498 . . . . . . . . . . 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 499 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → (sin‘𝑦) = 0)
6154, 58, 59, 60pilem2 25045 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → ((π + 𝑥) / 2) ≤ 𝑦)
6261ralrimiva 3174 . . . . . . . . 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 4273 . . . . . . . . . 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 11610 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ ∧ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧) → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ∈ ℝ)
6728, 36, 66mp3an13 1449 . . . . . . . . . . . . . 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 2918 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ ℝ)
7069, 38readdcld 10659 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π + 𝑥) ∈ ℝ)
7170rehalfcld 11872 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) ∈ ℝ)
72 infregelb 11612 . . . . . . . . . 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 1370 . . . . . . . . 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 260 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) ≤ inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ))
7574, 25breqtrrdi 5084 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) ≤ π)
7669recnd 10658 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ ℂ)
7738recnd 10658 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℂ)
7876, 77addcomd 10831 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π + 𝑥) = (𝑥 + π))
7978oveq1d 7155 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) = ((𝑥 + π) / 2))
8079breq1d 5052 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (((π + 𝑥) / 2) ≤ π ↔ ((𝑥 + π) / 2) ≤ π))
81 avgle2 11866 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → (𝑥 ≤ π ↔ ((𝑥 + π) / 2) ≤ π))
8238, 69, 81syl2anc 587 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (𝑥 ≤ π ↔ ((𝑥 + π) / 2) ≤ π))
8380, 82bitr4d 285 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (((π + 𝑥) / 2) ≤ π ↔ 𝑥 ≤ π))
8475, 83mpbid 235 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ≤ π)
8569, 38letri3d 10771 . . . . . 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 486 . . . . 5 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ (2(,)4))
8886, 87eqeltrd 2914 . . . 4 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ (2(,)4))
8986fveq2d 6656 . . . . 5 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘π) = (sin‘𝑥))
9089, 48eqtrd 2857 . . . 4 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘π) = 0)
9188, 90jca 515 . . 3 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘π) = 0))
9291rexlimiva 3267 . 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 209  wa 399   = wceq 1538  wtru 1539  wcel 2114  wne 3011  wral 3130  wrex 3131  cin 3907  wss 3908  c0 4265  {csn 4539   class class class wbr 5042  ccnv 5531  cima 5535  cfv 6334  (class class class)co 7140  infcinf 8893  cc 10524  cr 10525  0cc0 10526   + caddc 10529   < clt 10664  cle 10665   / cdiv 11286  2c2 11680  4c4 11682  +crp 12377  (,)cioo 12726  [,]cicc 12729  sincsin 15408  cosccos 15409  πcpi 15411  cnccncf 23479
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2178  ax-ext 2794  ax-rep 5166  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7446  ax-inf2 9092  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604  ax-addf 10605  ax-mulf 10606
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2801  df-cleq 2815  df-clel 2894  df-nfc 2962  df-ne 3012  df-nel 3116  df-ral 3135  df-rex 3136  df-reu 3137  df-rmo 3138  df-rab 3139  df-v 3471  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3927  df-nul 4266  df-if 4440  df-pw 4513  df-sn 4540  df-pr 4542  df-tp 4544  df-op 4546  df-uni 4814  df-int 4852  df-iun 4896  df-iin 4897  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-tr 5149  df-id 5437  df-eprel 5442  df-po 5451  df-so 5452  df-fr 5491  df-se 5492  df-we 5493  df-xp 5538  df-rel 5539  df-cnv 5540  df-co 5541  df-dm 5542  df-rn 5543  df-res 5544  df-ima 5545  df-pred 6126  df-ord 6172  df-on 6173  df-lim 6174  df-suc 6175  df-iota 6293  df-fun 6336  df-fn 6337  df-f 6338  df-f1 6339  df-fo 6340  df-f1o 6341  df-fv 6342  df-isom 6343  df-riota 7098  df-ov 7143  df-oprab 7144  df-mpo 7145  df-of 7394  df-om 7566  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-supp 7818  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-1o 8089  df-2o 8090  df-oadd 8093  df-er 8276  df-map 8395  df-pm 8396  df-ixp 8449  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-fin 8500  df-fsupp 8822  df-fi 8863  df-sup 8894  df-inf 8895  df-oi 8962  df-card 9356  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-4 11690  df-5 11691  df-6 11692  df-7 11693  df-8 11694  df-9 11695  df-n0 11886  df-z 11970  df-dec 12087  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xneg 12495  df-xadd 12496  df-xmul 12497  df-ioo 12730  df-ioc 12731  df-ico 12732  df-icc 12733  df-fz 12886  df-fzo 13029  df-fl 13157  df-seq 13365  df-exp 13426  df-fac 13630  df-bc 13659  df-hash 13687  df-shft 14417  df-cj 14449  df-re 14450  df-im 14451  df-sqrt 14585  df-abs 14586  df-limsup 14819  df-clim 14836  df-rlim 14837  df-sum 15034  df-ef 15412  df-sin 15414  df-cos 15415  df-pi 15417  df-struct 16476  df-ndx 16477  df-slot 16478  df-base 16480  df-sets 16481  df-ress 16482  df-plusg 16569  df-mulr 16570  df-starv 16571  df-sca 16572  df-vsca 16573  df-ip 16574  df-tset 16575  df-ple 16576  df-ds 16578  df-unif 16579  df-hom 16580  df-cco 16581  df-rest 16687  df-topn 16688  df-0g 16706  df-gsum 16707  df-topgen 16708  df-pt 16709  df-prds 16712  df-xrs 16766  df-qtop 16771  df-imas 16772  df-xps 16774  df-mre 16848  df-mrc 16849  df-acs 16851  df-mgm 17843  df-sgrp 17892  df-mnd 17903  df-submnd 17948  df-mulg 18216  df-cntz 18438  df-cmn 18899  df-psmet 20081  df-xmet 20082  df-met 20083  df-bl 20084  df-mopn 20085  df-fbas 20086  df-fg 20087  df-cnfld 20090  df-top 21497  df-topon 21514  df-topsp 21536  df-bases 21549  df-cld 21622  df-ntr 21623  df-cls 21624  df-nei 21701  df-lp 21739  df-perf 21740  df-cn 21830  df-cnp 21831  df-haus 21918  df-tx 22165  df-hmeo 22358  df-fil 22449  df-fm 22541  df-flim 22542  df-flf 22543  df-xms 22925  df-ms 22926  df-tms 22927  df-cncf 23481  df-limc 24467  df-dv 24468
This theorem is referenced by:  pigt2lt4  25047  sinpi  25048  pire  25049
  Copyright terms: Public domain W3C validator