Theorem sin5tlem2 47493

Description: Lemma 2 for quintupled angle sine calculation, multiplicating triple angle cosine by cosine straight and converting into sine. (Contributed by Ender Ting, 16-Apr-2026.)

Assertion

Ref	Expression
sin5tlem2	⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (((4 · (𝑁↑3)) − (3 · 𝑁)) · 𝑁) = ((4 · ((1 − (2 · (𝑀↑2))) + (𝑀↑4))) − (3 · (1 − (𝑀↑2)))))

Proof of Theorem sin5tlem2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		4cn 12322	. . . . 5 ⊢ 4 ∈ ℂ
2	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → 4 ∈ ℂ)
3		simp1 1152	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → 𝑁 ∈ ℂ)
4		3nn0 12518	. . . . . 6 ⊢ 3 ∈ ℕ0
5	4	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → 3 ∈ ℕ0)
6	3, 5	expcld 14178	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (𝑁↑3) ∈ ℂ)
7	2, 6	mulcld 11225	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (4 · (𝑁↑3)) ∈ ℂ)
8		3cn 12318	. . . . 5 ⊢ 3 ∈ ℂ
9	8	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → 3 ∈ ℂ)
10	9, 3	mulcld 11225	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (3 · 𝑁) ∈ ℂ)
11	7, 10, 3	subdird 11667	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (((4 · (𝑁↑3)) − (3 · 𝑁)) · 𝑁) = (((4 · (𝑁↑3)) · 𝑁) − ((3 · 𝑁) · 𝑁)))
12	2, 6, 3	mulassd 11228	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((4 · (𝑁↑3)) · 𝑁) = (4 · ((𝑁↑3) · 𝑁)))
13		2t2e4 12400	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2 · 2) = 4
14		df-4 12301	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 4 = (3 + 1)
15	13, 14	eqtri 2792	. . . . . . . . . 10 ⊢ (2 · 2) = (3 + 1)
16	15	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → (2 · 2) = (3 + 1))
17	16	oveq2d 7424	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → (𝑁↑(2 · 2)) = (𝑁↑(3 + 1)))
18		id 23	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → 𝑁 ∈ ℂ)
19		2nn0 12517	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℕ0
20	19	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → 2 ∈ ℕ0)
21	18, 20, 20	expmuld 14181	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → (𝑁↑(2 · 2)) = ((𝑁↑2)↑2))
22	4	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → 3 ∈ ℕ0)
23	18, 22	expp1d 14179	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → (𝑁↑(3 + 1)) = ((𝑁↑3) · 𝑁))
24	17, 21, 23	3eqtr3rd 2813	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → ((𝑁↑3) · 𝑁) = ((𝑁↑2)↑2))
25	24	3ad2ant1 1149	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((𝑁↑3) · 𝑁) = ((𝑁↑2)↑2))
26	25	oveq2d 7424	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (4 · ((𝑁↑3) · 𝑁)) = (4 · ((𝑁↑2)↑2)))
27		oveq1 7415	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2)) → ((𝑁↑2)↑2) = ((1 − (𝑀↑2))↑2))
28	27	oveq2d 7424	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2)) → (4 · ((𝑁↑2)↑2)) = (4 · ((1 − (𝑀↑2))↑2)))
29	28	3ad2ant3 1151	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (4 · ((𝑁↑2)↑2)) = (4 · ((1 − (𝑀↑2))↑2)))
30	12, 26, 29	3eqtrd 2808	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((4 · (𝑁↑3)) · 𝑁) = (4 · ((1 − (𝑀↑2))↑2)))
31		1cnd 11198	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → 1 ∈ ℂ)
32		simp2 1153	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → 𝑀 ∈ ℂ)
33	19	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → 2 ∈ ℕ0)
34	32, 33	expcld 14178	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (𝑀↑2) ∈ ℂ)
35		binom2sub 14252	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ (𝑀↑2) ∈ ℂ) → ((1 − (𝑀↑2))↑2) = (((1↑2) − (2 · (1 · (𝑀↑2)))) + ((𝑀↑2)↑2)))
36	31, 34, 35	syl2anc 595	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((1 − (𝑀↑2))↑2) = (((1↑2) − (2 · (1 · (𝑀↑2)))) + ((𝑀↑2)↑2)))
37		sq1 14227	. . . . . . . . 9 ⊢ (1↑2) = 1
38	37	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (1↑2) = 1)
39	34	mullidd 11223	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (1 · (𝑀↑2)) = (𝑀↑2))
40	39	oveq2d 7424	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (2 · (1 · (𝑀↑2))) = (2 · (𝑀↑2)))
41	38, 40	oveq12d 7426	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((1↑2) − (2 · (1 · (𝑀↑2)))) = (1 − (2 · (𝑀↑2))))
42	13	eqcomi 2778	. . . . . . . . . 10 ⊢ 4 = (2 · 2)
43	42	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → 4 = (2 · 2))
44	43	oveq2d 7424	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (𝑀↑4) = (𝑀↑(2 · 2)))
45	32, 33, 33	expmuld 14181	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (𝑀↑(2 · 2)) = ((𝑀↑2)↑2))
46	44, 45	eqtr2d 2805	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((𝑀↑2)↑2) = (𝑀↑4))
47	41, 46	oveq12d 7426	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (((1↑2) − (2 · (1 · (𝑀↑2)))) + ((𝑀↑2)↑2)) = ((1 − (2 · (𝑀↑2))) + (𝑀↑4)))
48	36, 47	eqtrd 2804	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((1 − (𝑀↑2))↑2) = ((1 − (2 · (𝑀↑2))) + (𝑀↑4)))
49	48	oveq2d 7424	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (4 · ((1 − (𝑀↑2))↑2)) = (4 · ((1 − (2 · (𝑀↑2))) + (𝑀↑4))))
50	30, 49	eqtrd 2804	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((4 · (𝑁↑3)) · 𝑁) = (4 · ((1 − (2 · (𝑀↑2))) + (𝑀↑4))))
51	9, 3, 3	mulassd 11228	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((3 · 𝑁) · 𝑁) = (3 · (𝑁 · 𝑁)))
52		sqval 14146	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → (𝑁↑2) = (𝑁 · 𝑁))
53	52	eqcomd 2775	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℂ → (𝑁 · 𝑁) = (𝑁↑2))
54	53	3ad2ant1 1149	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (𝑁 · 𝑁) = (𝑁↑2))
55	54	oveq2d 7424	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (3 · (𝑁 · 𝑁)) = (3 · (𝑁↑2)))
56		oveq2 7416	. . . . 5 ⊢ ((𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2)) → (3 · (𝑁↑2)) = (3 · (1 − (𝑀↑2))))
57	56	3ad2ant3 1151	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (3 · (𝑁↑2)) = (3 · (1 − (𝑀↑2))))
58	51, 55, 57	3eqtrd 2808	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → ((3 · 𝑁) · 𝑁) = (3 · (1 − (𝑀↑2))))
59	50, 58	oveq12d 7426	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (((4 · (𝑁↑3)) · 𝑁) − ((3 · 𝑁) · 𝑁)) = ((4 · ((1 − (2 · (𝑀↑2))) + (𝑀↑4))) − (3 · (1 − (𝑀↑2)))))
60	11, 59	eqtrd 2804	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) = (1 − (𝑀↑2))) → (((4 · (𝑁↑3)) − (3 · 𝑁)) · 𝑁) = ((4 · ((1 − (2 · (𝑀↑2))) + (𝑀↑4))) − (3 · (1 − (𝑀↑2)))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ w3a 1101   = wceq 1567   ∈ wcel 2149  (class class class)co 7408  ℂcc 11094  1c1 11097   + caddc 11099   · cmul 11101   − cmin 11437  2c2 12291  3c3 12292  4c4 12293  ℕ₀cn0 12500  ↑cexp 14093

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5258  ax-nul 5268  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7730  ax-cnex 11152  ax-resscn 11153  ax-1cn 11154  ax-icn 11155  ax-addcl 11156  ax-addrcl 11157  ax-mulcl 11158  ax-mulrcl 11159  ax-mulcom 11160  ax-addass 11161  ax-mulass 11162  ax-distr 11163  ax-i2m1 11164  ax-1ne0 11165  ax-1rid 11166  ax-rnegex 11167  ax-rrecex 11168  ax-cnre 11169  ax-pre-lttri 11170  ax-pre-lttrn 11171  ax-pre-ltadd 11172  ax-pre-mulgt0 11173

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4874  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7859  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-pnf 11241  df-mnf 11242  df-xr 11243  df-ltxr 11244  df-le 11245  df-sub 11439  df-neg 11440  df-div 11868  df-nn 12230  df-2 12299  df-3 12300  df-4 12301  df-n0 12501  df-z 12588  df-uz 12859  df-seq 14034  df-exp 14094

This theorem is referenced by:  sin5tlem3  47494