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

Theorem sinasin 26841
Description: The arcsine function is an inverse to sin. This is the main property that justifies the notation arcsin or sin↑-1. Because sin is not an injection, the other converse identity asinsin 26844 is only true under limited circumstances. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Apr-2015.)
Assertion
Ref Expression
sinasin (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (sinβ€˜(arcsinβ€˜π΄)) = 𝐴)

Proof of Theorem sinasin
StepHypRef Expression
1 asincl 26825 . . 3 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (arcsinβ€˜π΄) ∈ β„‚)
2 sinval 16106 . . 3 ((arcsinβ€˜π΄) ∈ β„‚ β†’ (sinβ€˜(arcsinβ€˜π΄)) = (((expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄)))) / (2 Β· i)))
31, 2syl 17 . 2 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (sinβ€˜(arcsinβ€˜π΄)) = (((expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄)))) / (2 Β· i)))
4 ax-icn 11205 . . . . . 6 i ∈ β„‚
5 mulcl 11230 . . . . . 6 ((i ∈ β„‚ ∧ 𝐴 ∈ β„‚) β†’ (i Β· 𝐴) ∈ β„‚)
64, 5mpan 688 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (i Β· 𝐴) ∈ β„‚)
76negcld 11596 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ -(i Β· 𝐴) ∈ β„‚)
8 ax-1cn 11204 . . . . . . 7 1 ∈ β„‚
9 sqcl 14122 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (𝐴↑2) ∈ β„‚)
10 subcl 11497 . . . . . . 7 ((1 ∈ β„‚ ∧ (𝐴↑2) ∈ β„‚) β†’ (1 βˆ’ (𝐴↑2)) ∈ β„‚)
118, 9, 10sylancr 585 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (1 βˆ’ (𝐴↑2)) ∈ β„‚)
1211sqrtcld 15424 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2))) ∈ β„‚)
136, 7, 12pnpcan2d 11647 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((i Β· 𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2)))) βˆ’ (-(i Β· 𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2))))) = ((i Β· 𝐴) βˆ’ -(i Β· 𝐴)))
14 efiasin 26840 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) = ((i Β· 𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2)))))
15 mulneg12 11690 . . . . . . . . 9 ((i ∈ β„‚ ∧ (arcsinβ€˜π΄) ∈ β„‚) β†’ (-i Β· (arcsinβ€˜π΄)) = (i Β· -(arcsinβ€˜π΄)))
164, 1, 15sylancr 585 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (-i Β· (arcsinβ€˜π΄)) = (i Β· -(arcsinβ€˜π΄)))
17 asinneg 26838 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (arcsinβ€˜-𝐴) = -(arcsinβ€˜π΄))
1817oveq2d 7442 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (i Β· (arcsinβ€˜-𝐴)) = (i Β· -(arcsinβ€˜π΄)))
1916, 18eqtr4d 2771 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (-i Β· (arcsinβ€˜π΄)) = (i Β· (arcsinβ€˜-𝐴)))
2019fveq2d 6906 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄))) = (expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜-𝐴))))
21 negcl 11498 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ -𝐴 ∈ β„‚)
22 efiasin 26840 . . . . . . 7 (-𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜-𝐴))) = ((i Β· -𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (-𝐴↑2)))))
2321, 22syl 17 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜-𝐴))) = ((i Β· -𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (-𝐴↑2)))))
24 mulneg2 11689 . . . . . . . 8 ((i ∈ β„‚ ∧ 𝐴 ∈ β„‚) β†’ (i Β· -𝐴) = -(i Β· 𝐴))
254, 24mpan 688 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (i Β· -𝐴) = -(i Β· 𝐴))
26 sqneg 14120 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (-𝐴↑2) = (𝐴↑2))
2726oveq2d 7442 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (1 βˆ’ (-𝐴↑2)) = (1 βˆ’ (𝐴↑2)))
2827fveq2d 6906 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (-𝐴↑2))) = (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2))))
2925, 28oveq12d 7444 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((i Β· -𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (-𝐴↑2)))) = (-(i Β· 𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2)))))
3020, 23, 293eqtrd 2772 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄))) = (-(i Β· 𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2)))))
3114, 30oveq12d 7444 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄)))) = (((i Β· 𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2)))) βˆ’ (-(i Β· 𝐴) + (βˆšβ€˜(1 βˆ’ (𝐴↑2))))))
3262timesd 12493 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (2 Β· (i Β· 𝐴)) = ((i Β· 𝐴) + (i Β· 𝐴)))
33 2cn 12325 . . . . . 6 2 ∈ β„‚
34 mulass 11234 . . . . . 6 ((2 ∈ β„‚ ∧ i ∈ β„‚ ∧ 𝐴 ∈ β„‚) β†’ ((2 Β· i) Β· 𝐴) = (2 Β· (i Β· 𝐴)))
3533, 4, 34mp3an12 1447 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((2 Β· i) Β· 𝐴) = (2 Β· (i Β· 𝐴)))
366, 6subnegd 11616 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((i Β· 𝐴) βˆ’ -(i Β· 𝐴)) = ((i Β· 𝐴) + (i Β· 𝐴)))
3732, 35, 363eqtr4d 2778 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((2 Β· i) Β· 𝐴) = ((i Β· 𝐴) βˆ’ -(i Β· 𝐴)))
3813, 31, 373eqtr4d 2778 . . 3 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄)))) = ((2 Β· i) Β· 𝐴))
39 mulcl 11230 . . . . . . 7 ((i ∈ β„‚ ∧ (arcsinβ€˜π΄) ∈ β„‚) β†’ (i Β· (arcsinβ€˜π΄)) ∈ β„‚)
404, 1, 39sylancr 585 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (i Β· (arcsinβ€˜π΄)) ∈ β„‚)
41 efcl 16066 . . . . . 6 ((i Β· (arcsinβ€˜π΄)) ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) ∈ β„‚)
4240, 41syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) ∈ β„‚)
43 negicn 11499 . . . . . . 7 -i ∈ β„‚
44 mulcl 11230 . . . . . . 7 ((-i ∈ β„‚ ∧ (arcsinβ€˜π΄) ∈ β„‚) β†’ (-i Β· (arcsinβ€˜π΄)) ∈ β„‚)
4543, 1, 44sylancr 585 . . . . . 6 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (-i Β· (arcsinβ€˜π΄)) ∈ β„‚)
46 efcl 16066 . . . . . 6 ((-i Β· (arcsinβ€˜π΄)) ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄))) ∈ β„‚)
4745, 46syl 17 . . . . 5 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄))) ∈ β„‚)
4842, 47subcld 11609 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄)))) ∈ β„‚)
49 id 22 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ 𝐴 ∈ β„‚)
50 2mulicn 12473 . . . . 5 (2 Β· i) ∈ β„‚
5150a1i 11 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (2 Β· i) ∈ β„‚)
52 2muline0 12474 . . . . 5 (2 Β· i) β‰  0
5352a1i 11 . . . 4 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (2 Β· i) β‰  0)
5448, 49, 51, 53divmul2d 12061 . . 3 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ ((((expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄)))) / (2 Β· i)) = 𝐴 ↔ ((expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄)))) = ((2 Β· i) Β· 𝐴)))
5538, 54mpbird 256 . 2 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (((expβ€˜(i Β· (arcsinβ€˜π΄))) βˆ’ (expβ€˜(-i Β· (arcsinβ€˜π΄)))) / (2 Β· i)) = 𝐴)
563, 55eqtrd 2768 1 (𝐴 ∈ β„‚ β†’ (sinβ€˜(arcsinβ€˜π΄)) = 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2937  β€˜cfv 6553  (class class class)co 7426  β„‚cc 11144  0cc0 11146  1c1 11147  ici 11148   + caddc 11149   Β· cmul 11151   βˆ’ cmin 11482  -cneg 11483   / cdiv 11909  2c2 12305  β†‘cexp 14066  βˆšcsqrt 15220  expce 16045  sincsin 16047  arcsincasin 26814
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2699  ax-rep 5289  ax-sep 5303  ax-nul 5310  ax-pow 5369  ax-pr 5433  ax-un 7746  ax-inf2 9672  ax-cnex 11202  ax-resscn 11203  ax-1cn 11204  ax-icn 11205  ax-addcl 11206  ax-addrcl 11207  ax-mulcl 11208  ax-mulrcl 11209  ax-mulcom 11210  ax-addass 11211  ax-mulass 11212  ax-distr 11213  ax-i2m1 11214  ax-1ne0 11215  ax-1rid 11216  ax-rnegex 11217  ax-rrecex 11218  ax-cnre 11219  ax-pre-lttri 11220  ax-pre-lttrn 11221  ax-pre-ltadd 11222  ax-pre-mulgt0 11223  ax-pre-sup 11224  ax-addf 11225
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3475  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4327  df-if 4533  df-pw 4608  df-sn 4633  df-pr 4635  df-tp 4637  df-op 4639  df-uni 4913  df-int 4954  df-iun 5002  df-iin 5003  df-br 5153  df-opab 5215  df-mpt 5236  df-tr 5270  df-id 5580  df-eprel 5586  df-po 5594  df-so 5595  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5688  df-rel 5689  df-cnv 5690  df-co 5691  df-dm 5692  df-rn 5693  df-res 5694  df-ima 5695  df-pred 6310  df-ord 6377  df-on 6378  df-lim 6379  df-suc 6380  df-iota 6505  df-fun 6555  df-fn 6556  df-f 6557  df-f1 6558  df-fo 6559  df-f1o 6560  df-fv 6561  df-isom 6562  df-riota 7382  df-ov 7429  df-oprab 7430  df-mpo 7431  df-of 7691  df-om 7877  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8172  df-frecs 8293  df-wrecs 8324  df-recs 8398  df-rdg 8437  df-1o 8493  df-2o 8494  df-er 8731  df-map 8853  df-pm 8854  df-ixp 8923  df-en 8971  df-dom 8972  df-sdom 8973  df-fin 8974  df-fsupp 9394  df-fi 9442  df-sup 9473  df-inf 9474  df-oi 9541  df-card 9970  df-pnf 11288  df-mnf 11289  df-xr 11290  df-ltxr 11291  df-le 11292  df-sub 11484  df-neg 11485  df-div 11910  df-nn 12251  df-2 12313  df-3 12314  df-4 12315  df-5 12316  df-6 12317  df-7 12318  df-8 12319  df-9 12320  df-n0 12511  df-z 12597  df-dec 12716  df-uz 12861  df-q 12971  df-rp 13015  df-xneg 13132  df-xadd 13133  df-xmul 13134  df-ioo 13368  df-ioc 13369  df-ico 13370  df-icc 13371  df-fz 13525  df-fzo 13668  df-fl 13797  df-mod 13875  df-seq 14007  df-exp 14067  df-fac 14273  df-bc 14302  df-hash 14330  df-shft 15054  df-cj 15086  df-re 15087  df-im 15088  df-sqrt 15222  df-abs 15223  df-limsup 15455  df-clim 15472  df-rlim 15473  df-sum 15673  df-ef 16051  df-sin 16053  df-cos 16054  df-pi 16056  df-struct 17123  df-sets 17140  df-slot 17158  df-ndx 17170  df-base 17188  df-ress 17217  df-plusg 17253  df-mulr 17254  df-starv 17255  df-sca 17256  df-vsca 17257  df-ip 17258  df-tset 17259  df-ple 17260  df-ds 17262  df-unif 17263  df-hom 17264  df-cco 17265  df-rest 17411  df-topn 17412  df-0g 17430  df-gsum 17431  df-topgen 17432  df-pt 17433  df-prds 17436  df-xrs 17491  df-qtop 17496  df-imas 17497  df-xps 17499  df-mre 17573  df-mrc 17574  df-acs 17576  df-mgm 18607  df-sgrp 18686  df-mnd 18702  df-submnd 18748  df-mulg 19031  df-cntz 19275  df-cmn 19744  df-psmet 21278  df-xmet 21279  df-met 21280  df-bl 21281  df-mopn 21282  df-fbas 21283  df-fg 21284  df-cnfld 21287  df-top 22816  df-topon 22833  df-topsp 22855  df-bases 22869  df-cld 22943  df-ntr 22944  df-cls 22945  df-nei 23022  df-lp 23060  df-perf 23061  df-cn 23151  df-cnp 23152  df-haus 23239  df-tx 23486  df-hmeo 23679  df-fil 23770  df-fm 23862  df-flim 23863  df-flf 23864  df-xms 24246  df-ms 24247  df-tms 24248  df-cncf 24818  df-limc 25815  df-dv 25816  df-log 26510  df-asin 26817
This theorem is referenced by:  cosacos  26842  asinsinb  26849
  Copyright terms: Public domain W3C validator