Theorem taupi 36008

Description: Relationship between τ and π. This can be seen as connecting the ratio of a circle's circumference to its radius and the ratio of a circle's circumference to its diameter. (Contributed by Jim Kingdon, 19-Feb-2019.) (Revised by AV, 1-Oct-2020.)

Assertion

Ref	Expression
taupi	⊢ τ = (2 · π)

Proof of Theorem taupi

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		taupilem2 36007	. 2 ⊢ τ ≤ (2 · π)
2		inss1 4224	. . . . . . 7 ⊢ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ⊆ ℝ+
3		rpssre 12963	. . . . . . 7 ⊢ ℝ+ ⊆ ℝ
4	2, 3	sstri 3987	. . . . . 6 ⊢ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ⊆ ℝ
5		2rp 12961	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ ℝ+
6		pirp 25900	. . . . . . . . 9 ⊢ π ∈ ℝ+
7		rpmulcl 12979	. . . . . . . . 9 ⊢ ((2 ∈ ℝ+ ∧ π ∈ ℝ+) → (2 · π) ∈ ℝ+)
8	5, 6, 7	mp2an 690	. . . . . . . 8 ⊢ (2 · π) ∈ ℝ+
9		cos2pi 25915	. . . . . . . 8 ⊢ (cos‘(2 · π)) = 1
10		taupilem3 36004	. . . . . . . 8 ⊢ ((2 · π) ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ↔ ((2 · π) ∈ ℝ+ ∧ (cos‘(2 · π)) = 1))
11	8, 9, 10	mpbir2an 709	. . . . . . 7 ⊢ (2 · π) ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))
12	11	ne0ii 4333	. . . . . 6 ⊢ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ≠ ∅
13		taupilemrplb 36005	. . . . . 6 ⊢ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))𝑥 ≤ 𝑦
14	4, 12, 13	3pm3.2i 1339	. . . . 5 ⊢ ((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ⊆ ℝ ∧ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))𝑥 ≤ 𝑦)
15		2re 12268	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℝ
16		pire 25897	. . . . . 6 ⊢ π ∈ ℝ
17	15, 16	remulcli 11212	. . . . 5 ⊢ (2 · π) ∈ ℝ
18		infregelb 12180	. . . . 5 ⊢ ((((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ⊆ ℝ ∧ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))𝑥 ≤ 𝑦) ∧ (2 · π) ∈ ℝ) → ((2 · π) ≤ inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < ) ↔ ∀𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))(2 · π) ≤ 𝑥))
19	14, 17, 18	mp2an 690	. . . 4 ⊢ ((2 · π) ≤ inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < ) ↔ ∀𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))(2 · π) ≤ 𝑥)
20		taupilem3 36004	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (cos‘𝑥) = 1))
21		taupilem1 36006	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (cos‘𝑥) = 1) → (2 · π) ≤ 𝑥)
22	20, 21	sylbi 216	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) → (2 · π) ≤ 𝑥)
23	19, 22	mprgbir 3067	. . 3 ⊢ (2 · π) ≤ inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < )
24		df-tau 16128	. . 3 ⊢ τ = inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < )
25	23, 24	breqtrri 5168	. 2 ⊢ (2 · π) ≤ τ
26		infrecl 12178	. . . . 5 ⊢ (((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ⊆ ℝ ∧ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))𝑥 ≤ 𝑦) → inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < ) ∈ ℝ)
27	14, 26	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < ) ∈ ℝ
28	24, 27	eqeltri 2828	. . 3 ⊢ τ ∈ ℝ
29	28, 17	letri3i 11312	. 2 ⊢ (τ = (2 · π) ↔ (τ ≤ (2 · π) ∧ (2 · π) ≤ τ))
30	1, 25, 29	mpbir2an 709	1 ⊢ τ = (2 · π)

Syntax hints:   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2939  ∀wral 3060  ∃wrex 3069   ∩ cin 3943   ⊆ wss 3944  ∅c0 4318  {csn 4622   class class class wbr 5141  ^◡ccnv 5668   “ cima 5672  ‘cfv 6532  (class class class)co 7393  infcinf 9418  ℝcr 11091  1c1 11093   · cmul 11097   < clt 11230   ≤ cle 11231  2c2 12249  ℝ⁺crp 12956  cosccos 15990  πcpi 15992  τctau 16127

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2702  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7708  ax-inf2 9618  ax-cnex 11148  ax-resscn 11149  ax-1cn 11150  ax-icn 11151  ax-addcl 11152  ax-addrcl 11153  ax-mulcl 11154  ax-mulrcl 11155  ax-mulcom 11156  ax-addass 11157  ax-mulass 11158  ax-distr 11159  ax-i2m1 11160  ax-1ne0 11161  ax-1rid 11162  ax-rnegex 11163  ax-rrecex 11164  ax-cnre 11165  ax-pre-lttri 11166  ax-pre-lttrn 11167  ax-pre-ltadd 11168  ax-pre-mulgt0 11169  ax-pre-sup 11170  ax-addf 11171  ax-mulf 11172

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3774  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4523  df-pw 4598  df-sn 4623  df-pr 4625  df-tp 4627  df-op 4629  df-uni 4902  df-int 4944  df-iun 4992  df-iin 4993  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6289  df-ord 6356  df-on 6357  df-lim 6358  df-suc 6359  df-iota 6484  df-fun 6534  df-fn 6535  df-f 6536  df-f1 6537  df-fo 6538  df-f1o 6539  df-fv 6540  df-isom 6541  df-riota 7349  df-ov 7396  df-oprab 7397  df-mpo 7398  df-of 7653  df-om 7839  df-1st 7957  df-2nd 7958  df-supp 8129  df-frecs 8248  df-wrecs 8279  df-recs 8353  df-rdg 8392  df-1o 8448  df-2o 8449  df-er 8686  df-map 8805  df-pm 8806  df-ixp 8875  df-en 8923  df-dom 8924  df-sdom 8925  df-fin 8926  df-fsupp 9345  df-fi 9388  df-sup 9419  df-inf 9420  df-oi 9487  df-card 9916  df-pnf 11232  df-mnf 11233  df-xr 11234  df-ltxr 11235  df-le 11236  df-sub 11428  df-neg 11429  df-div 11854  df-nn 12195  df-2 12257  df-3 12258  df-4 12259  df-5 12260  df-6 12261  df-7 12262  df-8 12263  df-9 12264  df-n0 12455  df-z 12541  df-dec 12660  df-uz 12805  df-q 12915  df-rp 12957  df-xneg 13074  df-xadd 13075  df-xmul 13076  df-ioo 13310  df-ioc 13311  df-ico 13312  df-icc 13313  df-fz 13467  df-fzo 13610  df-fl 13739  df-mod 13817  df-seq 13949  df-exp 14010  df-fac 14216  df-bc 14245  df-hash 14273  df-shft 14996  df-cj 15028  df-re 15029  df-im 15030  df-sqrt 15164  df-abs 15165  df-limsup 15397  df-clim 15414  df-rlim 15415  df-sum 15615  df-ef 15993  df-sin 15995  df-cos 15996  df-pi 15998  df-tau 16128  df-struct 17062  df-sets 17079  df-slot 17097  df-ndx 17109  df-base 17127  df-ress 17156  df-plusg 17192  df-mulr 17193  df-starv 17194  df-sca 17195  df-vsca 17196  df-ip 17197  df-tset 17198  df-ple 17199  df-ds 17201  df-unif 17202  df-hom 17203  df-cco 17204  df-rest 17350  df-topn 17351  df-0g 17369  df-gsum 17370  df-topgen 17371  df-pt 17372  df-prds 17375  df-xrs 17430  df-qtop 17435  df-imas 17436  df-xps 17438  df-mre 17512  df-mrc 17513  df-acs 17515  df-mgm 18543  df-sgrp 18592  df-mnd 18603  df-submnd 18648  df-mulg 18923  df-cntz 19147  df-cmn 19614  df-psmet 20870  df-xmet 20871  df-met 20872  df-bl 20873  df-mopn 20874  df-fbas 20875  df-fg 20876  df-cnfld 20879  df-top 22325  df-topon 22342  df-topsp 22364  df-bases 22378  df-cld 22452  df-ntr 22453  df-cls 22454  df-nei 22531  df-lp 22569  df-perf 22570  df-cn 22660  df-cnp 22661  df-haus 22748  df-tx 22995  df-hmeo 23188  df-fil 23279  df-fm 23371  df-flim 23372  df-flf 23373  df-xms 23755  df-ms 23756  df-tms 23757  df-cncf 24323  df-limc 25312  df-dv 25313

This theorem is referenced by: (None)