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

Theorem pilem3 26497
Description: Lemma for pire 26500, pigt2lt4 26498 and sinpi 26499. 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 12340 . . . . 5 2 ∈ ℝ
21a1i 11 . . . 4 (⊤ → 2 ∈ ℝ)
3 4re 12350 . . . . 5 4 ∈ ℝ
43a1i 11 . . . 4 (⊤ → 4 ∈ ℝ)
5 0red 11264 . . . 4 (⊤ → 0 ∈ ℝ)
6 2lt4 12441 . . . . 5 2 < 4
76a1i 11 . . . 4 (⊤ → 2 < 4)
8 iccssre 13469 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℝ ∧ 4 ∈ ℝ) → (2[,]4) ⊆ ℝ)
91, 3, 8mp2an 692 . . . . . 6 (2[,]4) ⊆ ℝ
10 ax-resscn 11212 . . . . . 6 ℝ ⊆ ℂ
119, 10sstri 3993 . . . . 5 (2[,]4) ⊆ ℂ
1211a1i 11 . . . 4 (⊤ → (2[,]4) ⊆ ℂ)
13 sincn 26488 . . . . 5 sin ∈ (ℂ–cn→ℂ)
1413a1i 11 . . . 4 (⊤ → sin ∈ (ℂ–cn→ℂ))
159sseli 3979 . . . . . 6 (𝑦 ∈ (2[,]4) → 𝑦 ∈ ℝ)
1615resincld 16179 . . . . 5 (𝑦 ∈ (2[,]4) → (sin‘𝑦) ∈ ℝ)
1716adantl 481 . . . 4 ((⊤ ∧ 𝑦 ∈ (2[,]4)) → (sin‘𝑦) ∈ ℝ)
18 sin4lt0 16231 . . . . . 6 (sin‘4) < 0
19 sincos2sgn 16230 . . . . . . 7 (0 < (sin‘2) ∧ (cos‘2) < 0)
2019simpli 483 . . . . . 6 0 < (sin‘2)
2118, 20pm3.2i 470 . . . . 5 ((sin‘4) < 0 ∧ 0 < (sin‘2))
2221a1i 11 . . . 4 (⊤ → ((sin‘4) < 0 ∧ 0 < (sin‘2)))
232, 4, 5, 7, 12, 14, 17, 22ivth2 25490 . . 3 (⊤ → ∃𝑥 ∈ (2(,)4)(sin‘𝑥) = 0)
2423mptru 1547 . 2 𝑥 ∈ (2(,)4)(sin‘𝑥) = 0
25 df-pi 16108 . . . . . . 7 π = inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < )
26 inss1 4237 . . . . . . . . 9 (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ+
27 rpssre 13042 . . . . . . . . 9 + ⊆ ℝ
2826, 27sstri 3993 . . . . . . . 8 (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ
29 0re 11263 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ
3026sseli 3979 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) → 𝑧 ∈ ℝ+)
3130rpge0d 13081 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) → 0 ≤ 𝑧)
3231rgen 3063 . . . . . . . . 9 𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))0 ≤ 𝑧
33 breq1 5146 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 0 → (𝑦𝑧 ↔ 0 ≤ 𝑧))
3433ralbidv 3178 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 0 → (∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧 ↔ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))0 ≤ 𝑧))
3534rspcev 3622 . . . . . . . . 9 ((0 ∈ ℝ ∧ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))0 ≤ 𝑧) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧)
3629, 32, 35mp2an 692 . . . . . . . 8 𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧
37 elioore 13417 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ (2(,)4) → 𝑥 ∈ ℝ)
3837adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℝ)
39 0red 11264 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 ∈ ℝ)
401a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 2 ∈ ℝ)
41 2pos 12369 . . . . . . . . . . . 12 0 < 2
4241a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 < 2)
43 eliooord 13446 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ (2(,)4) → (2 < 𝑥𝑥 < 4))
4443simpld 494 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ (2(,)4) → 2 < 𝑥)
4544adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 2 < 𝑥)
4639, 40, 38, 42, 45lttrd 11422 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 0 < 𝑥)
4738, 46elrpd 13074 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℝ+)
48 simpr 484 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘𝑥) = 0)
49 pilem1 26495 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑥) = 0))
5047, 48, 49sylanbrc 583 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})))
51 infrelb 12253 . . . . . . . 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 1467 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ≤ 𝑥)
5325, 52eqbrtrid 5178 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ≤ 𝑥)
54 simpll 767 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → 𝑥 ∈ (2(,)4))
55 simpr 484 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})))
56 pilem1 26495 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ↔ (𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑦) = 0))
5755, 56sylib 218 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → (𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (sin‘𝑦) = 0))
5857simpld 494 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → 𝑦 ∈ ℝ+)
59 simplr 769 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → (sin‘𝑥) = 0)
6057simprd 495 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → (sin‘𝑦) = 0)
6154, 58, 59, 60pilem2 26496 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) ∧ 𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))) → ((π + 𝑥) / 2) ≤ 𝑦)
6261ralrimiva 3146 . . . . . . . . 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 4342 . . . . . . . . . 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 12250 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ⊆ ℝ ∧ (ℝ+ ∩ (sin “ {0})) ≠ ∅ ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑧 ∈ (ℝ+ ∩ (sin “ {0}))𝑦𝑧) → inf((ℝ+ ∩ (sin “ {0})), ℝ, < ) ∈ ℝ)
6728, 36, 66mp3an13 1454 . . . . . . . . . . . . . 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 2845 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ ℝ)
7069, 38readdcld 11290 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π + 𝑥) ∈ ℝ)
7170rehalfcld 12513 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) ∈ ℝ)
72 infregelb 12252 . . . . . . . . . 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 1375 . . . . . . . . 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 5185 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) ≤ π)
7669recnd 11289 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ ℂ)
7738recnd 11289 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ ℂ)
7876, 77addcomd 11463 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π + 𝑥) = (𝑥 + π))
7978oveq1d 7446 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → ((π + 𝑥) / 2) = ((𝑥 + π) / 2))
8079breq1d 5153 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (((π + 𝑥) / 2) ≤ π ↔ ((𝑥 + π) / 2) ≤ π))
81 avgle2 12507 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → (𝑥 ≤ π ↔ ((𝑥 + π) / 2) ≤ π))
8238, 69, 81syl2anc 584 . . . . . . . 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 232 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ≤ π)
8569, 38letri3d 11403 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π = 𝑥 ↔ (π ≤ 𝑥𝑥 ≤ π)))
8653, 84, 85mpbir2and 713 . . . . 5 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π = 𝑥)
87 simpl 482 . . . . 5 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → 𝑥 ∈ (2(,)4))
8886, 87eqeltrd 2841 . . . 4 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → π ∈ (2(,)4))
8986fveq2d 6910 . . . . 5 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘π) = (sin‘𝑥))
9089, 48eqtrd 2777 . . . 4 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (sin‘π) = 0)
9188, 90jca 511 . . 3 ((𝑥 ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘𝑥) = 0) → (π ∈ (2(,)4) ∧ (sin‘π) = 0))
9291rexlimiva 3147 . 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 206  wa 395   = wceq 1540  wtru 1541  wcel 2108  wne 2940  wral 3061  wrex 3070  cin 3950  wss 3951  c0 4333  {csn 4626   class class class wbr 5143  ccnv 5684  cima 5688  cfv 6561  (class class class)co 7431  infcinf 9481  cc 11153  cr 11154  0cc0 11155   + caddc 11158   < clt 11295  cle 11296   / cdiv 11920  2c2 12321  4c4 12323  +crp 13034  (,)cioo 13387  [,]cicc 13390  sincsin 16099  cosccos 16100  πcpi 16102  cnccncf 24902
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233  ax-addf 11234
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-tp 4631  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-supp 8186  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-er 8745  df-map 8868  df-pm 8869  df-ixp 8938  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-fsupp 9402  df-fi 9451  df-sup 9482  df-inf 9483  df-oi 9550  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-4 12331  df-5 12332  df-6 12333  df-7 12334  df-8 12335  df-9 12336  df-n0 12527  df-z 12614  df-dec 12734  df-uz 12879  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13154  df-xadd 13155  df-xmul 13156  df-ioo 13391  df-ioc 13392  df-ico 13393  df-icc 13394  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-fl 13832  df-seq 14043  df-exp 14103  df-fac 14313  df-bc 14342  df-hash 14370  df-shft 15106  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-limsup 15507  df-clim 15524  df-rlim 15525  df-sum 15723  df-ef 16103  df-sin 16105  df-cos 16106  df-pi 16108  df-struct 17184  df-sets 17201  df-slot 17219  df-ndx 17231  df-base 17248  df-ress 17275  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-starv 17312  df-sca 17313  df-vsca 17314  df-ip 17315  df-tset 17316  df-ple 17317  df-ds 17319  df-unif 17320  df-hom 17321  df-cco 17322  df-rest 17467  df-topn 17468  df-0g 17486  df-gsum 17487  df-topgen 17488  df-pt 17489  df-prds 17492  df-xrs 17547  df-qtop 17552  df-imas 17553  df-xps 17555  df-mre 17629  df-mrc 17630  df-acs 17632  df-mgm 18653  df-sgrp 18732  df-mnd 18748  df-submnd 18797  df-mulg 19086  df-cntz 19335  df-cmn 19800  df-psmet 21356  df-xmet 21357  df-met 21358  df-bl 21359  df-mopn 21360  df-fbas 21361  df-fg 21362  df-cnfld 21365  df-top 22900  df-topon 22917  df-topsp 22939  df-bases 22953  df-cld 23027  df-ntr 23028  df-cls 23029  df-nei 23106  df-lp 23144  df-perf 23145  df-cn 23235  df-cnp 23236  df-haus 23323  df-tx 23570  df-hmeo 23763  df-fil 23854  df-fm 23946  df-flim 23947  df-flf 23948  df-xms 24330  df-ms 24331  df-tms 24332  df-cncf 24904  df-limc 25901  df-dv 25902
This theorem is referenced by:  pigt2lt4  26498  sinpi  26499  pire  26500
  Copyright terms: Public domain W3C validator