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

Theorem cosatan 24648
Description: The cosine of an arctangent. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Apr-2015.)
Assertion
Ref Expression
cosatan  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( cos `  (arctan `  A )
)  =  ( 1  /  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )

Proof of Theorem cosatan
StepHypRef Expression
1 atancl 24608 . . 3  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  (arctan `  A )  e.  CC )
2 cosval 14853 . . 3  |-  ( (arctan `  A )  e.  CC  ->  ( cos `  (arctan `  A ) )  =  ( ( ( exp `  ( _i  x.  (arctan `  A ) ) )  +  ( exp `  ( -u _i  x.  (arctan `  A ) ) ) )  /  2 ) )
31, 2syl 17 . 2  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( cos `  (arctan `  A )
)  =  ( ( ( exp `  (
_i  x.  (arctan `  A
) ) )  +  ( exp `  ( -u _i  x.  (arctan `  A ) ) ) )  /  2 ) )
4 efiatan2 24644 . . . . 5  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( exp `  ( _i  x.  (arctan `  A ) ) )  =  ( ( 1  +  ( _i  x.  A ) )  / 
( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )
5 ax-icn 9995 . . . . . . . . 9  |-  _i  e.  CC
6 mulneg12 10468 . . . . . . . . 9  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  (arctan `  A )  e.  CC )  ->  ( -u _i  x.  (arctan `  A ) )  =  ( _i  x.  -u (arctan `  A ) ) )
75, 1, 6sylancr 695 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( -u _i  x.  (arctan `  A
) )  =  ( _i  x.  -u (arctan `  A ) ) )
8 atanneg 24634 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  (arctan `  -u A )  =  -u (arctan `  A ) )
98oveq2d 6666 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( _i  x.  (arctan `  -u A
) )  =  ( _i  x.  -u (arctan `  A ) ) )
107, 9eqtr4d 2659 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( -u _i  x.  (arctan `  A
) )  =  ( _i  x.  (arctan `  -u A ) ) )
1110fveq2d 6195 . . . . . 6  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( exp `  ( -u _i  x.  (arctan `  A ) ) )  =  ( exp `  ( _i  x.  (arctan `  -u A ) ) ) )
12 atandmneg 24633 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  -u A  e.  dom arctan )
13 efiatan2 24644 . . . . . . 7  |-  ( -u A  e.  dom arctan  ->  ( exp `  ( _i  x.  (arctan `  -u A ) ) )  =  ( ( 1  +  ( _i  x.  -u A ) )  /  ( sqr `  (
1  +  ( -u A ^ 2 ) ) ) ) )
1412, 13syl 17 . . . . . 6  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( exp `  ( _i  x.  (arctan `  -u A ) ) )  =  ( ( 1  +  ( _i  x.  -u A ) )  / 
( sqr `  (
1  +  ( -u A ^ 2 ) ) ) ) )
15 atandm4 24606 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A  e.  dom arctan  <->  ( A  e.  CC  /\  ( 1  +  ( A ^
2 ) )  =/=  0 ) )
1615simplbi 476 . . . . . . . . . 10  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  A  e.  CC )
17 mulneg2 10467 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  A  e.  CC )  ->  ( _i  x.  -u A
)  =  -u (
_i  x.  A )
)
185, 16, 17sylancr 695 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( _i  x.  -u A )  = 
-u ( _i  x.  A ) )
1918oveq2d 6666 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( 1  +  ( _i  x.  -u A ) )  =  ( 1  +  -u ( _i  x.  A
) ) )
20 ax-1cn 9994 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  CC
21 mulcl 10020 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( _i  e.  CC  /\  A  e.  CC )  ->  ( _i  x.  A
)  e.  CC )
225, 16, 21sylancr 695 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( _i  x.  A )  e.  CC )
23 negsub 10329 . . . . . . . . 9  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  ( _i  x.  A
)  e.  CC )  ->  ( 1  + 
-u ( _i  x.  A ) )  =  ( 1  -  (
_i  x.  A )
) )
2420, 22, 23sylancr 695 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( 1  +  -u ( _i  x.  A ) )  =  ( 1  -  (
_i  x.  A )
) )
2519, 24eqtrd 2656 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( 1  +  ( _i  x.  -u A ) )  =  ( 1  -  (
_i  x.  A )
) )
26 sqneg 12923 . . . . . . . . . 10  |-  ( A  e.  CC  ->  ( -u A ^ 2 )  =  ( A ^
2 ) )
2716, 26syl 17 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( -u A ^ 2 )  =  ( A ^ 2 ) )
2827oveq2d 6666 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( 1  +  ( -u A ^ 2 ) )  =  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) )
2928fveq2d 6195 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( sqr `  ( 1  +  (
-u A ^ 2 ) ) )  =  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )
3025, 29oveq12d 6668 . . . . . 6  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( 1  +  ( _i  x.  -u A ) )  /  ( sqr `  (
1  +  ( -u A ^ 2 ) ) ) )  =  ( ( 1  -  (
_i  x.  A )
)  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )
3111, 14, 303eqtrd 2660 . . . . 5  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( exp `  ( -u _i  x.  (arctan `  A ) ) )  =  ( ( 1  -  ( _i  x.  A ) )  /  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )
324, 31oveq12d 6668 . . . 4  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( exp `  ( _i  x.  (arctan `  A
) ) )  +  ( exp `  ( -u _i  x.  (arctan `  A ) ) ) )  =  ( ( ( 1  +  ( _i  x.  A ) )  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )  +  ( ( 1  -  ( _i  x.  A
) )  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) ) )
33 addcl 10018 . . . . . 6  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  ( _i  x.  A
)  e.  CC )  ->  ( 1  +  ( _i  x.  A
) )  e.  CC )
3420, 22, 33sylancr 695 . . . . 5  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( 1  +  ( _i  x.  A ) )  e.  CC )
35 subcl 10280 . . . . . 6  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  ( _i  x.  A
)  e.  CC )  ->  ( 1  -  ( _i  x.  A
) )  e.  CC )
3620, 22, 35sylancr 695 . . . . 5  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( 1  -  ( _i  x.  A ) )  e.  CC )
3716sqcld 13006 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( A ^ 2 )  e.  CC )
38 addcl 10018 . . . . . . 7  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  ( A ^ 2 )  e.  CC )  -> 
( 1  +  ( A ^ 2 ) )  e.  CC )
3920, 37, 38sylancr 695 . . . . . 6  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( 1  +  ( A ^
2 ) )  e.  CC )
4039sqrtcld 14176 . . . . 5  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) )  e.  CC )
4139sqsqrtd 14178 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( sqr `  ( 1  +  ( A ^
2 ) ) ) ^ 2 )  =  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) )
4215simprbi 480 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( 1  +  ( A ^
2 ) )  =/=  0 )
4341, 42eqnetrd 2861 . . . . . 6  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( sqr `  ( 1  +  ( A ^
2 ) ) ) ^ 2 )  =/=  0 )
44 sqne0 12930 . . . . . . 7  |-  ( ( sqr `  ( 1  +  ( A ^
2 ) ) )  e.  CC  ->  (
( ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ^ 2 )  =/=  0  <->  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) )  =/=  0
) )
4540, 44syl 17 . . . . . 6  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ^ 2 )  =/=  0  <->  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) )  =/=  0
) )
4643, 45mpbid 222 . . . . 5  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) )  =/=  0
)
4734, 36, 40, 46divdird 10839 . . . 4  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( ( 1  +  ( _i  x.  A ) )  +  ( 1  -  ( _i  x.  A ) ) )  /  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )  =  ( ( ( 1  +  ( _i  x.  A
) )  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )  +  ( ( 1  -  ( _i  x.  A ) )  / 
( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) ) )
4820a1i 11 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  1  e.  CC )
4948, 22, 48ppncand 10432 . . . . . 6  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( 1  +  ( _i  x.  A ) )  +  ( 1  -  ( _i  x.  A
) ) )  =  ( 1  +  1 ) )
50 df-2 11079 . . . . . 6  |-  2  =  ( 1  +  1 )
5149, 50syl6eqr 2674 . . . . 5  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( 1  +  ( _i  x.  A ) )  +  ( 1  -  ( _i  x.  A
) ) )  =  2 )
5251oveq1d 6665 . . . 4  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( ( 1  +  ( _i  x.  A ) )  +  ( 1  -  ( _i  x.  A ) ) )  /  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )  =  ( 2  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )
5332, 47, 523eqtr2d 2662 . . 3  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( exp `  ( _i  x.  (arctan `  A
) ) )  +  ( exp `  ( -u _i  x.  (arctan `  A ) ) ) )  =  ( 2  /  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )
5453oveq1d 6665 . 2  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( ( exp `  (
_i  x.  (arctan `  A
) ) )  +  ( exp `  ( -u _i  x.  (arctan `  A ) ) ) )  /  2 )  =  ( ( 2  /  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )  /  2
) )
55 2cnd 11093 . . . 4  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  2  e.  CC )
56 2ne0 11113 . . . . 5  |-  2  =/=  0
5756a1i 11 . . . 4  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  2  =/=  0 )
5855, 40, 55, 46, 57divdiv32d 10826 . . 3  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( 2  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )  / 
2 )  =  ( ( 2  /  2
)  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )
59 2div2e1 11150 . . . 4  |-  ( 2  /  2 )  =  1
6059oveq1i 6660 . . 3  |-  ( ( 2  /  2 )  /  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )  =  ( 1  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )
6158, 60syl6eq 2672 . 2  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( ( 2  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) )  / 
2 )  =  ( 1  /  ( sqr `  ( 1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )
623, 54, 613eqtrd 2660 1  |-  ( A  e.  dom arctan  ->  ( cos `  (arctan `  A )
)  =  ( 1  /  ( sqr `  (
1  +  ( A ^ 2 ) ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 196    = wceq 1483    e. wcel 1990    =/= wne 2794   dom cdm 5114   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   CCcc 9934   0cc0 9936   1c1 9937   _ici 9938    + caddc 9939    x. cmul 9941    - cmin 10266   -ucneg 10267    / cdiv 10684   2c2 11070   ^cexp 12860   sqrcsqrt 13973   expce 14792   cosccos 14795  arctancatan 24591
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014  ax-addf 10015  ax-mulf 10016
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-fal 1489  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-iin 4523  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-of 6897  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-supp 7296  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-2o 7561  df-oadd 7564  df-er 7742  df-map 7859  df-pm 7860  df-ixp 7909  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-fsupp 8276  df-fi 8317  df-sup 8348  df-inf 8349  df-oi 8415  df-card 8765  df-cda 8990  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-7 11084  df-8 11085  df-9 11086  df-n0 11293  df-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-q 11789  df-rp 11833  df-xneg 11946  df-xadd 11947  df-xmul 11948  df-ioo 12179  df-ioc 12180  df-ico 12181  df-icc 12182  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-fl 12593  df-mod 12669  df-seq 12802  df-exp 12861  df-fac 13061  df-bc 13090  df-hash 13118  df-shft 13807  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-limsup 14202  df-clim 14219  df-rlim 14220  df-sum 14417  df-ef 14798  df-sin 14800  df-cos 14801  df-pi 14803  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  df-plusg 15954  df-mulr 15955  df-starv 15956  df-sca 15957  df-vsca 15958  df-ip 15959  df-tset 15960  df-ple 15961  df-ds 15964  df-unif 15965  df-hom 15966  df-cco 15967  df-rest 16083  df-topn 16084  df-0g 16102  df-gsum 16103  df-topgen 16104  df-pt 16105  df-prds 16108  df-xrs 16162  df-qtop 16167  df-imas 16168  df-xps 16170  df-mre 16246  df-mrc 16247  df-acs 16249  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-submnd 17336  df-mulg 17541  df-cntz 17750  df-cmn 18195  df-psmet 19738  df-xmet 19739  df-met 19740  df-bl 19741  df-mopn 19742  df-fbas 19743  df-fg 19744  df-cnfld 19747  df-top 20699  df-topon 20716  df-topsp 20737  df-bases 20750  df-cld 20823  df-ntr 20824  df-cls 20825  df-nei 20902  df-lp 20940  df-perf 20941  df-cn 21031  df-cnp 21032  df-haus 21119  df-tx 21365  df-hmeo 21558  df-fil 21650  df-fm 21742  df-flim 21743  df-flf 21744  df-xms 22125  df-ms 22126  df-tms 22127  df-cncf 22681  df-limc 23630  df-dv 23631  df-log 24303  df-cxp 24304  df-atan 24594
This theorem is referenced by:  cosatanne0  24649
  Copyright terms: Public domain W3C validator