Theorem taupi 37363

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 37362	. 2 ⊢ τ ≤ (2 · π)
2		inss1 4187	. . . . . . 7 ⊢ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ⊆ ℝ+
3		rpssre 12898	. . . . . . 7 ⊢ ℝ+ ⊆ ℝ
4	2, 3	sstri 3944	. . . . . 6 ⊢ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ⊆ ℝ
5		2rp 12895	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ ℝ+
6		pirp 26398	. . . . . . . . 9 ⊢ π ∈ ℝ+
7		rpmulcl 12915	. . . . . . . . 9 ⊢ ((2 ∈ ℝ+ ∧ π ∈ ℝ+) → (2 · π) ∈ ℝ+)
8	5, 6, 7	mp2an 692	. . . . . . . 8 ⊢ (2 · π) ∈ ℝ+
9		cos2pi 26413	. . . . . . . 8 ⊢ (cos‘(2 · π)) = 1
10		taupilem3 37359	. . . . . . . 8 ⊢ ((2 · π) ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ↔ ((2 · π) ∈ ℝ+ ∧ (cos‘(2 · π)) = 1))
11	8, 9, 10	mpbir2an 711	. . . . . . 7 ⊢ (2 · π) ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))
12	11	ne0ii 4294	. . . . . 6 ⊢ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ≠ ∅
13		taupilemrplb 37360	. . . . . 6 ⊢ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))𝑥 ≤ 𝑦
14	4, 12, 13	3pm3.2i 1340	. . . . 5 ⊢ ((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ⊆ ℝ ∧ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))𝑥 ≤ 𝑦)
15		2re 12199	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℝ
16		pire 26394	. . . . . 6 ⊢ π ∈ ℝ
17	15, 16	remulcli 11128	. . . . 5 ⊢ (2 · π) ∈ ℝ
18		infregelb 12106	. . . . 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 692	. . . 4 ⊢ ((2 · π) ≤ inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < ) ↔ ∀𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1}))(2 · π) ≤ 𝑥)
20		taupilem3 37359	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) ↔ (𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (cos‘𝑥) = 1))
21		taupilem1 37361	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ+ ∧ (cos‘𝑥) = 1) → (2 · π) ≤ 𝑥)
22	20, 21	sylbi 217	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ (ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})) → (2 · π) ≤ 𝑥)
23	19, 22	mprgbir 3054	. . 3 ⊢ (2 · π) ≤ inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < )
24		df-tau 16112	. . 3 ⊢ τ = inf((ℝ+ ∩ (◡cos “ {1})), ℝ, < )
25	23, 24	breqtrri 5118	. 2 ⊢ (2 · π) ≤ τ
26		infrecl 12104	. . . . 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 2827	. . 3 ⊢ τ ∈ ℝ
29	28, 17	letri3i 11229	. 2 ⊢ (τ = (2 · π) ↔ (τ ≤ (2 · π) ∧ (2 · π) ≤ τ))
30	1, 25, 29	mpbir2an 711	1 ⊢ τ = (2 · π)

Syntax hints:   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1541   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2928  ∀wral 3047  ∃wrex 3056   ∩ cin 3901   ⊆ wss 3902  ∅c0 4283  {csn 4576   class class class wbr 5091  ^◡ccnv 5615   “ cima 5619  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  infcinf 9325  ℝcr 11005  1c1 11007   · cmul 11011   < clt 11146   ≤ cle 11147  2c2 12180  ℝ⁺crp 12890  cosccos 15971  πcpi 15973  τctau 16111

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5217  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668  ax-inf2 9531  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083  ax-pre-sup 11084  ax-addf 11085

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-tp 4581  df-op 4583  df-uni 4860  df-int 4898  df-iun 4943  df-iin 4944  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-tr 5199  df-id 5511  df-eprel 5516  df-po 5524  df-so 5525  df-fr 5569  df-se 5570  df-we 5571  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-isom 6490  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-of 7610  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8091  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-2o 8386  df-er 8622  df-map 8752  df-pm 8753  df-ixp 8822  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-fsupp 9246  df-fi 9295  df-sup 9326  df-inf 9327  df-oi 9396  df-card 9832  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-div 11775  df-nn 12126  df-2 12188  df-3 12189  df-4 12190  df-5 12191  df-6 12192  df-7 12193  df-8 12194  df-9 12195  df-n0 12382  df-z 12469  df-dec 12589  df-uz 12733  df-q 12847  df-rp 12891  df-xneg 13011  df-xadd 13012  df-xmul 13013  df-ioo 13249  df-ioc 13250  df-ico 13251  df-icc 13252  df-fz 13408  df-fzo 13555  df-fl 13696  df-mod 13774  df-seq 13909  df-exp 13969  df-fac 14181  df-bc 14210  df-hash 14238  df-shft 14974  df-cj 15006  df-re 15007  df-im 15008  df-sqrt 15142  df-abs 15143  df-limsup 15378  df-clim 15395  df-rlim 15396  df-sum 15594  df-ef 15974  df-sin 15976  df-cos 15977  df-pi 15979  df-tau 16112  df-struct 17058  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-ress 17142  df-plusg 17174  df-mulr 17175  df-starv 17176  df-sca 17177  df-vsca 17178  df-ip 17179  df-tset 17180  df-ple 17181  df-ds 17183  df-unif 17184  df-hom 17185  df-cco 17186  df-rest 17326  df-topn 17327  df-0g 17345  df-gsum 17346  df-topgen 17347  df-pt 17348  df-prds 17351  df-xrs 17406  df-qtop 17411  df-imas 17412  df-xps 17414  df-mre 17488  df-mrc 17489  df-acs 17491  df-mgm 18548  df-sgrp 18627  df-mnd 18643  df-submnd 18692  df-mulg 18981  df-cntz 19230  df-cmn 19695  df-psmet 21284  df-xmet 21285  df-met 21286  df-bl 21287  df-mopn 21288  df-fbas 21289  df-fg 21290  df-cnfld 21293  df-top 22810  df-topon 22827  df-topsp 22849  df-bases 22862  df-cld 22935  df-ntr 22936  df-cls 22937  df-nei 23014  df-lp 23052  df-perf 23053  df-cn 23143  df-cnp 23144  df-haus 23231  df-tx 23478  df-hmeo 23671  df-fil 23762  df-fm 23854  df-flim 23855  df-flf 23856  df-xms 24236  df-ms 24237  df-tms 24238  df-cncf 24799  df-limc 25795  df-dv 25796

This theorem is referenced by: (None)