Metamath Proof Explorer


Theorem areacirclem1

Description: Antiderivative of cross-section of circle. (Contributed by Brendan Leahy, 28-Aug-2017) (Revised by Brendan Leahy, 11-Jul-2018)

Ref Expression
Assertion areacirclem1 ⊢ R ∈ ℝ + → dt ∈ − R R R 2 ⁢ arcsin ⁡ t R + t R ⁢ 1 − t R 2 d ℝ t = t ∈ − R R ⟼ 2 ⁢ R 2 − t 2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 reelprrecn ⊢ ℝ ∈ ℝ ℂ
2 1 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → ℝ ∈ ℝ ℂ
3 elioore ⊢ t ∈ − R R → t ∈ ℝ
4 3 recnd ⊢ t ∈ − R R → t ∈ ℂ
5 4 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t ∈ ℂ
6 rpcn ⊢ R ∈ ℝ + → R ∈ ℂ
7 6 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R ∈ ℂ
8 rpne0 ⊢ R ∈ ℝ + → R ≠ 0
9 8 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R ≠ 0
10 5 7 9 divcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t R ∈ ℂ
11 asincl ⊢ t R ∈ ℂ → arcsin ⁡ t R ∈ ℂ
12 10 11 syl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → arcsin ⁡ t R ∈ ℂ
13 1cnd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 1 ∈ ℂ
14 10 sqcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t R 2 ∈ ℂ
15 13 14 subcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 1 − t R 2 ∈ ℂ
16 15 sqrtcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 1 − t R 2 ∈ ℂ
17 10 16 mulcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t R ⁢ 1 − t R 2 ∈ ℂ
18 12 17 addcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → arcsin ⁡ t R + t R ⁢ 1 − t R 2 ∈ ℂ
19 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 2 ⁢ 1 − t R 2 ⁢ 1 R ∈ V
20 rpre ⊢ R ∈ ℝ + → R ∈ ℝ
21 20 renegcld ⊢ R ∈ ℝ + → − R ∈ ℝ
22 21 rexrd ⊢ R ∈ ℝ + → − R ∈ ℝ *
23 rpxr ⊢ R ∈ ℝ + → R ∈ ℝ *
24 elioo2 ⊢ − R ∈ ℝ * ∧ R ∈ ℝ * → t ∈ − R R ↔ t ∈ ℝ ∧ − R < t ∧ t < R
25 22 23 24 syl2anc ⊢ R ∈ ℝ + → t ∈ − R R ↔ t ∈ ℝ ∧ − R < t ∧ t < R
26 simpr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t ∈ ℝ
27 20 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R ∈ ℝ
28 8 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R ≠ 0
29 26 27 28 redivcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t R ∈ ℝ
30 29 a1d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − R < t ∧ t < R → t R ∈ ℝ
31 6 mulm1d ⊢ R ∈ ℝ + → -1 ⁢ R = − R
32 31 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → -1 ⁢ R = − R
33 32 breq1d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → -1 ⁢ R < t ↔ − R < t
34 neg1rr ⊢ − 1 ∈ ℝ
35 34 a1i ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − 1 ∈ ℝ
36 simpl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R ∈ ℝ +
37 35 26 36 ltmuldivd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → -1 ⁢ R < t ↔ − 1 < t R
38 33 37 bitr3d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − R < t ↔ − 1 < t R
39 38 biimpd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − R < t → − 1 < t R
40 39 adantrd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − R < t ∧ t < R → − 1 < t R
41 1red ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → 1 ∈ ℝ
42 26 41 36 ltdivmuld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t R < 1 ↔ t < R ⋅ 1
43 6 mulridd ⊢ R ∈ ℝ + → R ⋅ 1 = R
44 43 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R ⋅ 1 = R
45 44 breq2d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t < R ⋅ 1 ↔ t < R
46 42 45 bitr2d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t < R ↔ t R < 1
47 46 biimpd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t < R → t R < 1
48 47 adantld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − R < t ∧ t < R → t R < 1
49 30 40 48 3jcad ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − R < t ∧ t < R → t R ∈ ℝ ∧ − 1 < t R ∧ t R < 1
50 49 exp4b ⊢ R ∈ ℝ + → t ∈ ℝ → − R < t → t < R → t R ∈ ℝ ∧ − 1 < t R ∧ t R < 1
51 50 3impd ⊢ R ∈ ℝ + → t ∈ ℝ ∧ − R < t ∧ t < R → t R ∈ ℝ ∧ − 1 < t R ∧ t R < 1
52 25 51 sylbid ⊢ R ∈ ℝ + → t ∈ − R R → t R ∈ ℝ ∧ − 1 < t R ∧ t R < 1
53 52 imp ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t R ∈ ℝ ∧ − 1 < t R ∧ t R < 1
54 34 rexri ⊢ − 1 ∈ ℝ *
55 1xr ⊢ 1 ∈ ℝ *
56 elioo2 ⊢ − 1 ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * → t R ∈ − 1 1 ↔ t R ∈ ℝ ∧ − 1 < t R ∧ t R < 1
57 54 55 56 mp2an ⊢ t R ∈ − 1 1 ↔ t R ∈ ℝ ∧ − 1 < t R ∧ t R < 1
58 53 57 sylibr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t R ∈ − 1 1
59 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 1 R ∈ V
60 elioore ⊢ u ∈ − 1 1 → u ∈ ℝ
61 60 recnd ⊢ u ∈ − 1 1 → u ∈ ℂ
62 asincl ⊢ u ∈ ℂ → arcsin ⁡ u ∈ ℂ
63 id ⊢ u ∈ ℂ → u ∈ ℂ
64 1cnd ⊢ u ∈ ℂ → 1 ∈ ℂ
65 sqcl ⊢ u ∈ ℂ → u 2 ∈ ℂ
66 64 65 subcld ⊢ u ∈ ℂ → 1 − u 2 ∈ ℂ
67 66 sqrtcld ⊢ u ∈ ℂ → 1 − u 2 ∈ ℂ
68 63 67 mulcld ⊢ u ∈ ℂ → u ⁢ 1 − u 2 ∈ ℂ
69 62 68 addcld ⊢ u ∈ ℂ → arcsin ⁡ u + u ⁢ 1 − u 2 ∈ ℂ
70 61 69 syl ⊢ u ∈ − 1 1 → arcsin ⁡ u + u ⁢ 1 − u 2 ∈ ℂ
71 70 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → arcsin ⁡ u + u ⁢ 1 − u 2 ∈ ℂ
72 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → 2 ⁢ 1 − u 2 ∈ V
73 recn ⊢ t ∈ ℝ → t ∈ ℂ
74 73 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t ∈ ℂ
75 1cnd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → 1 ∈ ℂ
76 2 dvmptid ⊢ R ∈ ℝ + → dt ∈ ℝ t d ℝ t = t ∈ ℝ ⟼ 1
77 ioossre ⊢ − R R ⊆ ℝ
78 77 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → − R R ⊆ ℝ
79 tgioo4 ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . = TopOpen ⁡ ℂ fld ↾ 𝑡 ℝ
80 eqid ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld = TopOpen ⁡ ℂ fld
81 iooretop ⊢ − R R ∈ topGen ⁡ ran ⁡ .
82 81 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → − R R ∈ topGen ⁡ ran ⁡ .
83 2 74 75 76 78 79 80 82 dvmptres ⊢ R ∈ ℝ + → dt ∈ − R R t d ℝ t = t ∈ − R R ⟼ 1
84 2 5 13 83 6 8 dvmptdivc ⊢ R ∈ ℝ + → dt ∈ − R R t R d ℝ t = t ∈ − R R ⟼ 1 R
85 61 62 syl ⊢ u ∈ − 1 1 → arcsin ⁡ u ∈ ℂ
86 85 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → arcsin ⁡ u ∈ ℂ
87 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → 1 1 − u 2 ∈ V
88 asinf ⊢ arcsin : ℂ ⟶ ℂ
89 88 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → arcsin : ℂ ⟶ ℂ
90 ioossre ⊢ − 1 1 ⊆ ℝ
91 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
92 90 91 sstri ⊢ − 1 1 ⊆ ℂ
93 92 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → − 1 1 ⊆ ℂ
94 89 93 feqresmpt ⊢ R ∈ ℝ + → arcsin ↾ − 1 1 = u ∈ − 1 1 ⟼ arcsin ⁡ u
95 94 oveq2d ⊢ R ∈ ℝ + → ℝ D arcsin ↾ − 1 1 = du ∈ − 1 1 arcsin ⁡ u d ℝ u
96 dvreasin ⊢ ℝ D arcsin ↾ − 1 1 = u ∈ − 1 1 ⟼ 1 1 − u 2
97 95 96 eqtr3di ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ − 1 1 arcsin ⁡ u d ℝ u = u ∈ − 1 1 ⟼ 1 1 − u 2
98 61 68 syl ⊢ u ∈ − 1 1 → u ⁢ 1 − u 2 ∈ ℂ
99 98 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → u ⁢ 1 − u 2 ∈ ℂ
100 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → 1 ⁢ 1 − u 2 + − u 1 − u 2 ⁢ u ∈ V
101 61 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → u ∈ ℂ
102 1cnd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → 1 ∈ ℂ
103 recn ⊢ u ∈ ℝ → u ∈ ℂ
104 103 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ → u ∈ ℂ
105 1cnd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ → 1 ∈ ℂ
106 2 dvmptid ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ ℝ u d ℝ u = u ∈ ℝ ⟼ 1
107 90 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → − 1 1 ⊆ ℝ
108 iooretop ⊢ − 1 1 ∈ topGen ⁡ ran ⁡ .
109 108 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → − 1 1 ∈ topGen ⁡ ran ⁡ .
110 2 104 105 106 107 79 80 109 dvmptres ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ − 1 1 u d ℝ u = u ∈ − 1 1 ⟼ 1
111 61 67 syl ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ∈ ℂ
112 111 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ∈ ℂ
113 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → − u 1 − u 2 ∈ V
114 1red ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 ∈ ℝ
115 60 resqcld ⊢ u ∈ − 1 1 → u 2 ∈ ℝ
116 114 115 resubcld ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ∈ ℝ
117 elioo2 ⊢ − 1 ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * → u ∈ − 1 1 ↔ u ∈ ℝ ∧ − 1 < u ∧ u < 1
118 54 55 117 mp2an ⊢ u ∈ − 1 1 ↔ u ∈ ℝ ∧ − 1 < u ∧ u < 1
119 id ⊢ u ∈ ℝ → u ∈ ℝ
120 1red ⊢ u ∈ ℝ → 1 ∈ ℝ
121 119 120 absltd ⊢ u ∈ ℝ → u < 1 ↔ − 1 < u ∧ u < 1
122 103 abscld ⊢ u ∈ ℝ → u ∈ ℝ
123 103 absge0d ⊢ u ∈ ℝ → 0 ≤ u
124 0le1 ⊢ 0 ≤ 1
125 124 a1i ⊢ u ∈ ℝ → 0 ≤ 1
126 122 120 123 125 lt2sqd ⊢ u ∈ ℝ → u < 1 ↔ u 2 < 1 2
127 absresq ⊢ u ∈ ℝ → u 2 = u 2
128 sq1 ⊢ 1 2 = 1
129 128 a1i ⊢ u ∈ ℝ → 1 2 = 1
130 127 129 breq12d ⊢ u ∈ ℝ → u 2 < 1 2 ↔ u 2 < 1
131 resqcl ⊢ u ∈ ℝ → u 2 ∈ ℝ
132 131 120 posdifd ⊢ u ∈ ℝ → u 2 < 1 ↔ 0 < 1 − u 2
133 126 130 132 3bitrd ⊢ u ∈ ℝ → u < 1 ↔ 0 < 1 − u 2
134 121 133 bitr3d ⊢ u ∈ ℝ → − 1 < u ∧ u < 1 ↔ 0 < 1 − u 2
135 134 biimpd ⊢ u ∈ ℝ → − 1 < u ∧ u < 1 → 0 < 1 − u 2
136 135 3impib ⊢ u ∈ ℝ ∧ − 1 < u ∧ u < 1 → 0 < 1 − u 2
137 118 136 sylbi ⊢ u ∈ − 1 1 → 0 < 1 − u 2
138 116 137 elrpd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ∈ ℝ +
139 138 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ∈ ℝ +
140 negex ⊢ − 2 ⁢ u ∈ V
141 140 a1i ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ − 1 1 → − 2 ⁢ u ∈ V
142 rpcn ⊢ v ∈ ℝ + → v ∈ ℂ
143 142 sqrtcld ⊢ v ∈ ℝ + → v ∈ ℂ
144 143 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + → v ∈ ℂ
145 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + → 1 2 ⁢ v ∈ V
146 1cnd ⊢ u ∈ ℝ → 1 ∈ ℂ
147 103 sqcld ⊢ u ∈ ℝ → u 2 ∈ ℂ
148 146 147 subcld ⊢ u ∈ ℝ → 1 − u 2 ∈ ℂ
149 148 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ → 1 − u 2 ∈ ℂ
150 140 a1i ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ → − 2 ⁢ u ∈ V
151 0red ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ → 0 ∈ ℝ
152 1cnd ⊢ R ∈ ℝ + → 1 ∈ ℂ
153 2 152 dvmptc ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ ℝ 1 d ℝ u = u ∈ ℝ ⟼ 0
154 147 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ → u 2 ∈ ℂ
155 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ → 2 ⁢ u ∈ V
156 80 cnfldtopon ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld ∈ TopOn ⁡ ℂ
157 toponmax ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld ∈ TopOn ⁡ ℂ → ℂ ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
158 156 157 mp1i ⊢ R ∈ ℝ + → ℂ ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
159 dfss2 ⊢ ℝ ⊆ ℂ ↔ ℝ ∩ ℂ = ℝ
160 91 159 mpbi ⊢ ℝ ∩ ℂ = ℝ
161 160 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → ℝ ∩ ℂ = ℝ
162 65 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℂ → u 2 ∈ ℂ
163 ovexd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℂ → 2 ⁢ u ∈ V
164 2nn ⊢ 2 ∈ ℕ
165 dvexp ⊢ 2 ∈ ℕ → du ∈ ℂ u 2 d ℂ u = u ∈ ℂ ⟼ 2 ⁢ u 2 − 1
166 164 165 ax-mp ⊢ du ∈ ℂ u 2 d ℂ u = u ∈ ℂ ⟼ 2 ⁢ u 2 − 1
167 2m1e1 ⊢ 2 − 1 = 1
168 167 oveq2i ⊢ u 2 − 1 = u 1
169 exp1 ⊢ u ∈ ℂ → u 1 = u
170 168 169 eqtrid ⊢ u ∈ ℂ → u 2 − 1 = u
171 170 oveq2d ⊢ u ∈ ℂ → 2 ⁢ u 2 − 1 = 2 ⁢ u
172 171 mpteq2ia ⊢ u ∈ ℂ ⟼ 2 ⁢ u 2 − 1 = u ∈ ℂ ⟼ 2 ⁢ u
173 166 172 eqtri ⊢ du ∈ ℂ u 2 d ℂ u = u ∈ ℂ ⟼ 2 ⁢ u
174 173 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ ℂ u 2 d ℂ u = u ∈ ℂ ⟼ 2 ⁢ u
175 80 2 158 161 162 163 174 dvmptres3 ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ ℝ u 2 d ℝ u = u ∈ ℝ ⟼ 2 ⁢ u
176 2 105 151 153 154 155 175 dvmptsub ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ ℝ 1 − u 2 d ℝ u = u ∈ ℝ ⟼ 0 − 2 ⁢ u
177 df-neg ⊢ − 2 ⁢ u = 0 − 2 ⁢ u
178 177 mpteq2i ⊢ u ∈ ℝ ⟼ − 2 ⁢ u = u ∈ ℝ ⟼ 0 − 2 ⁢ u
179 176 178 eqtr4di ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ ℝ 1 − u 2 d ℝ u = u ∈ ℝ ⟼ − 2 ⁢ u
180 2 149 150 179 107 79 80 109 dvmptres ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ − 1 1 1 − u 2 d ℝ u = u ∈ − 1 1 ⟼ − 2 ⁢ u
181 dvsqrt ⊢ dv ∈ ℝ + v d ℝ v = v ∈ ℝ + ⟼ 1 2 ⁢ v
182 181 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → dv ∈ ℝ + v d ℝ v = v ∈ ℝ + ⟼ 1 2 ⁢ v
183 fveq2 ⊢ v = 1 − u 2 → v = 1 − u 2
184 183 oveq2d ⊢ v = 1 − u 2 → 2 ⁢ v = 2 ⁢ 1 − u 2
185 184 oveq2d ⊢ v = 1 − u 2 → 1 2 ⁢ v = 1 2 ⁢ 1 − u 2
186 2 2 139 141 144 145 180 182 183 185 dvmptco ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ − 1 1 1 − u 2 d ℝ u = u ∈ − 1 1 ⟼ 1 2 ⁢ 1 − u 2 ⁢ − 2 ⁢ u
187 2cnd ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ∈ ℂ
188 187 61 mulneg2d ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ⁢ − u = − 2 ⁢ u
189 188 oveq1d ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ⁢ − u 2 ⁢ 1 − u 2 = − 2 ⁢ u 2 ⁢ 1 − u 2
190 61 negcld ⊢ u ∈ − 1 1 → − u ∈ ℂ
191 137 gt0ne0d ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ≠ 0
192 61 66 syl ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ∈ ℂ
193 192 adantr ⊢ u ∈ − 1 1 ∧ 1 − u 2 = 0 → 1 − u 2 ∈ ℂ
194 simpr ⊢ u ∈ − 1 1 ∧ 1 − u 2 = 0 → 1 − u 2 = 0
195 193 194 sqr00d ⊢ u ∈ − 1 1 ∧ 1 − u 2 = 0 → 1 − u 2 = 0
196 195 ex ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 = 0 → 1 − u 2 = 0
197 196 necon3d ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ≠ 0 → 1 − u 2 ≠ 0
198 191 197 mpd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ≠ 0
199 2ne0 ⊢ 2 ≠ 0
200 199 a1i ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ≠ 0
201 190 111 187 198 200 divcan5d ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ⁢ − u 2 ⁢ 1 − u 2 = − u 1 − u 2
202 187 61 mulcld ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ⁢ u ∈ ℂ
203 202 negcld ⊢ u ∈ − 1 1 → − 2 ⁢ u ∈ ℂ
204 187 111 mulcld ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ⁢ 1 − u 2 ∈ ℂ
205 187 111 200 198 mulne0d ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ⁢ 1 − u 2 ≠ 0
206 203 204 205 divrec2d ⊢ u ∈ − 1 1 → − 2 ⁢ u 2 ⁢ 1 − u 2 = 1 2 ⁢ 1 − u 2 ⁢ − 2 ⁢ u
207 189 201 206 3eqtr3rd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 2 ⁢ 1 − u 2 ⁢ − 2 ⁢ u = − u 1 − u 2
208 207 mpteq2ia ⊢ u ∈ − 1 1 ⟼ 1 2 ⁢ 1 − u 2 ⁢ − 2 ⁢ u = u ∈ − 1 1 ⟼ − u 1 − u 2
209 186 208 eqtrdi ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ − 1 1 1 − u 2 d ℝ u = u ∈ − 1 1 ⟼ − u 1 − u 2
210 2 101 102 110 112 113 209 dvmptmul ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ − 1 1 u ⁢ 1 − u 2 d ℝ u = u ∈ − 1 1 ⟼ 1 ⁢ 1 − u 2 + − u 1 − u 2 ⁢ u
211 2 86 87 97 99 100 210 dvmptadd ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ − 1 1 arcsin ⁡ u + u ⁢ 1 − u 2 d ℝ u = u ∈ − 1 1 ⟼ 1 1 − u 2 + 1 ⁢ 1 − u 2 + − u 1 − u 2 ⁢ u
212 111 mullidd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 ⁢ 1 − u 2 = 1 − u 2
213 190 111 198 divcld ⊢ u ∈ − 1 1 → − u 1 − u 2 ∈ ℂ
214 213 61 mulcomd ⊢ u ∈ − 1 1 → − u 1 − u 2 ⁢ u = u ⁢ − u 1 − u 2
215 61 190 111 198 divassd ⊢ u ∈ − 1 1 → u ⁢ − u 1 − u 2 = u ⁢ − u 1 − u 2
216 61 61 mulneg2d ⊢ u ∈ − 1 1 → u ⁢ − u = − u ⁢ u
217 61 sqvald ⊢ u ∈ − 1 1 → u 2 = u ⁢ u
218 217 negeqd ⊢ u ∈ − 1 1 → − u 2 = − u ⁢ u
219 216 218 eqtr4d ⊢ u ∈ − 1 1 → u ⁢ − u = − u 2
220 219 oveq1d ⊢ u ∈ − 1 1 → u ⁢ − u 1 − u 2 = − u 2 1 − u 2
221 214 215 220 3eqtr2d ⊢ u ∈ − 1 1 → − u 1 − u 2 ⁢ u = − u 2 1 − u 2
222 212 221 oveq12d ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 ⁢ 1 − u 2 + − u 1 − u 2 ⁢ u = 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2
223 61 sqcld ⊢ u ∈ − 1 1 → u 2 ∈ ℂ
224 223 negcld ⊢ u ∈ − 1 1 → − u 2 ∈ ℂ
225 224 111 198 divcld ⊢ u ∈ − 1 1 → − u 2 1 − u 2 ∈ ℂ
226 111 225 addcomd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2 = − u 2 1 − u 2 + 1 − u 2
227 222 226 eqtrd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 ⁢ 1 − u 2 + − u 1 − u 2 ⁢ u = − u 2 1 − u 2 + 1 − u 2
228 227 oveq2d ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 1 − u 2 + 1 ⁢ 1 − u 2 + − u 1 − u 2 ⁢ u = 1 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2 + 1 − u 2
229 111 2timesd ⊢ u ∈ − 1 1 → 2 ⁢ 1 − u 2 = 1 − u 2 + 1 − u 2
230 64 65 negsubd ⊢ u ∈ ℂ → 1 + − u 2 = 1 − u 2
231 66 sqsqrtd ⊢ u ∈ ℂ → 1 − u 2 2 = 1 − u 2
232 67 sqvald ⊢ u ∈ ℂ → 1 − u 2 2 = 1 − u 2 ⁢ 1 − u 2
233 230 231 232 3eqtr2d ⊢ u ∈ ℂ → 1 + − u 2 = 1 − u 2 ⁢ 1 − u 2
234 61 233 syl ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 + − u 2 = 1 − u 2 ⁢ 1 − u 2
235 234 oveq1d ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 + − u 2 1 − u 2 = 1 − u 2 ⁢ 1 − u 2 1 − u 2
236 1cnd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 ∈ ℂ
237 236 224 111 198 divdird ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 + − u 2 1 − u 2 = 1 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2
238 111 111 198 divcan3d ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 ⁢ 1 − u 2 1 − u 2 = 1 − u 2
239 235 237 238 3eqtr3rd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 = 1 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2
240 239 oveq1d ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 − u 2 + 1 − u 2 = 1 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2 + 1 − u 2
241 111 198 reccld ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 1 − u 2 ∈ ℂ
242 241 225 111 addassd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2 + 1 − u 2 = 1 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2 + 1 − u 2
243 229 240 242 3eqtrrd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 1 − u 2 + − u 2 1 − u 2 + 1 − u 2 = 2 ⁢ 1 − u 2
244 228 243 eqtrd ⊢ u ∈ − 1 1 → 1 1 − u 2 + 1 ⁢ 1 − u 2 + − u 1 − u 2 ⁢ u = 2 ⁢ 1 − u 2
245 244 mpteq2ia ⊢ u ∈ − 1 1 ⟼ 1 1 − u 2 + 1 ⁢ 1 − u 2 + − u 1 − u 2 ⁢ u = u ∈ − 1 1 ⟼ 2 ⁢ 1 − u 2
246 211 245 eqtrdi ⊢ R ∈ ℝ + → du ∈ − 1 1 arcsin ⁡ u + u ⁢ 1 − u 2 d ℝ u = u ∈ − 1 1 ⟼ 2 ⁢ 1 − u 2
247 fveq2 ⊢ u = t R → arcsin ⁡ u = arcsin ⁡ t R
248 id ⊢ u = t R → u = t R
249 oveq1 ⊢ u = t R → u 2 = t R 2
250 249 oveq2d ⊢ u = t R → 1 − u 2 = 1 − t R 2
251 250 fveq2d ⊢ u = t R → 1 − u 2 = 1 − t R 2
252 248 251 oveq12d ⊢ u = t R → u ⁢ 1 − u 2 = t R ⁢ 1 − t R 2
253 247 252 oveq12d ⊢ u = t R → arcsin ⁡ u + u ⁢ 1 − u 2 = arcsin ⁡ t R + t R ⁢ 1 − t R 2
254 251 oveq2d ⊢ u = t R → 2 ⁢ 1 − u 2 = 2 ⁢ 1 − t R 2
255 2 2 58 59 71 72 84 246 253 254 dvmptco ⊢ R ∈ ℝ + → dt ∈ − R R arcsin ⁡ t R + t R ⁢ 1 − t R 2 d ℝ t = t ∈ − R R ⟼ 2 ⁢ 1 − t R 2 ⁢ 1 R
256 6 sqcld ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 ∈ ℂ
257 2 18 19 255 256 dvmptcmul ⊢ R ∈ ℝ + → dt ∈ − R R R 2 ⁢ arcsin ⁡ t R + t R ⁢ 1 − t R 2 d ℝ t = t ∈ − R R ⟼ R 2 ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2 ⁢ 1 R
258 2cnd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 2 ∈ ℂ
259 258 16 mulcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 2 ⁢ 1 − t R 2 ∈ ℂ
260 6 8 reccld ⊢ R ∈ ℝ + → 1 R ∈ ℂ
261 260 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 1 R ∈ ℂ
262 259 261 mulcomd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 2 ⁢ 1 − t R 2 ⁢ 1 R = 1 R ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2
263 262 oveq2d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2 ⁢ 1 R = R 2 ⁢ 1 R ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2
264 256 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ∈ ℂ
265 264 261 259 mulassd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 R ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2 = R 2 ⁢ 1 R ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2
266 6 sqvald ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 = R ⁢ R
267 266 oveq1d ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 R = R ⁢ R R
268 256 6 8 divrecd ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 R = R 2 ⁢ 1 R
269 6 6 8 divcan3d ⊢ R ∈ ℝ + → R ⁢ R R = R
270 267 268 269 3eqtr3d ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 ⁢ 1 R = R
271 270 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 R = R
272 271 oveq1d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 R ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2 = R ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2
273 7 258 16 mul12d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2 = 2 ⁢ R ⁢ 1 − t R 2
274 20 resqcld ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 ∈ ℝ
275 274 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ∈ ℝ
276 20 sqge0d ⊢ R ∈ ℝ + → 0 ≤ R 2
277 276 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 0 ≤ R 2
278 1red ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 1 ∈ ℝ
279 3 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t ∈ ℝ
280 20 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R ∈ ℝ
281 279 280 9 redivcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t R ∈ ℝ
282 281 resqcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t R 2 ∈ ℝ
283 278 282 resubcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 1 − t R 2 ∈ ℝ
284 0red ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 0 ∈ ℝ
285 26 27 absltd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t < R ↔ − R < t ∧ t < R
286 73 abscld ⊢ t ∈ ℝ → t ∈ ℝ
287 286 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t ∈ ℝ
288 73 absge0d ⊢ t ∈ ℝ → 0 ≤ t
289 288 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → 0 ≤ t
290 rpge0 ⊢ R ∈ ℝ + → 0 ≤ R
291 290 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → 0 ≤ R
292 287 27 289 291 lt2sqd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t < R ↔ t 2 < R 2
293 absresq ⊢ t ∈ ℝ → t 2 = t 2
294 293 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t 2 = t 2
295 256 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R 2 ∈ ℂ
296 295 mulridd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R 2 ⋅ 1 = R 2
297 296 eqcomd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R 2 = R 2 ⋅ 1
298 294 297 breq12d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t 2 < R 2 ↔ t 2 < R 2 ⋅ 1
299 6 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R ∈ ℂ
300 74 299 28 sqdivd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t R 2 = t 2 R 2
301 300 breq1d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t R 2 < 1 ↔ t 2 R 2 < 1
302 29 resqcld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t R 2 ∈ ℝ
303 302 41 posdifd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t R 2 < 1 ↔ 0 < 1 − t R 2
304 resqcl ⊢ t ∈ ℝ → t 2 ∈ ℝ
305 304 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t 2 ∈ ℝ
306 rpgt0 ⊢ R ∈ ℝ + → 0 < R
307 0red ⊢ R ∈ ℝ + → 0 ∈ ℝ
308 0le0 ⊢ 0 ≤ 0
309 308 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → 0 ≤ 0
310 307 20 309 290 lt2sqd ⊢ R ∈ ℝ + → 0 < R ↔ 0 2 < R 2
311 sq0 ⊢ 0 2 = 0
312 311 a1i ⊢ R ∈ ℝ + → 0 2 = 0
313 312 breq1d ⊢ R ∈ ℝ + → 0 2 < R 2 ↔ 0 < R 2
314 310 313 bitrd ⊢ R ∈ ℝ + → 0 < R ↔ 0 < R 2
315 306 314 mpbid ⊢ R ∈ ℝ + → 0 < R 2
316 274 315 elrpd ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 ∈ ℝ +
317 316 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → R 2 ∈ ℝ +
318 305 41 317 ltdivmuld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t 2 R 2 < 1 ↔ t 2 < R 2 ⋅ 1
319 301 303 318 3bitr3rd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t 2 < R 2 ⋅ 1 ↔ 0 < 1 − t R 2
320 292 298 319 3bitrd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → t < R ↔ 0 < 1 − t R 2
321 285 320 bitr3d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − R < t ∧ t < R ↔ 0 < 1 − t R 2
322 321 biimpd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ ℝ → − R < t ∧ t < R → 0 < 1 − t R 2
323 322 exp4b ⊢ R ∈ ℝ + → t ∈ ℝ → − R < t → t < R → 0 < 1 − t R 2
324 323 3impd ⊢ R ∈ ℝ + → t ∈ ℝ ∧ − R < t ∧ t < R → 0 < 1 − t R 2
325 25 324 sylbid ⊢ R ∈ ℝ + → t ∈ − R R → 0 < 1 − t R 2
326 325 imp ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 0 < 1 − t R 2
327 284 283 326 ltled ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 0 ≤ 1 − t R 2
328 275 277 283 327 sqrtmuld ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 − t R 2 = R 2 ⁢ 1 − t R 2
329 264 13 14 subdid ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 − t R 2 = R 2 ⋅ 1 − R 2 ⁢ t R 2
330 264 mulridd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⋅ 1 = R 2
331 5 7 9 sqdivd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t R 2 = t 2 R 2
332 331 oveq2d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ t R 2 = R 2 ⁢ t 2 R 2
333 4 sqcld ⊢ t ∈ − R R → t 2 ∈ ℂ
334 333 adantl ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → t 2 ∈ ℂ
335 sqne0 ⊢ R ∈ ℂ → R 2 ≠ 0 ↔ R ≠ 0
336 6 335 syl ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 ≠ 0 ↔ R ≠ 0
337 8 336 mpbird ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 ≠ 0
338 337 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ≠ 0
339 334 264 338 divcan2d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ t 2 R 2 = t 2
340 332 339 eqtrd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ t R 2 = t 2
341 330 340 oveq12d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⋅ 1 − R 2 ⁢ t R 2 = R 2 − t 2
342 329 341 eqtrd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 − t R 2 = R 2 − t 2
343 342 fveq2d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 − t R 2 = R 2 − t 2
344 20 290 sqrtsqd ⊢ R ∈ ℝ + → R 2 = R
345 344 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 = R
346 345 oveq1d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 − t R 2 = R ⁢ 1 − t R 2
347 328 343 346 3eqtr3rd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R ⁢ 1 − t R 2 = R 2 − t 2
348 347 oveq2d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → 2 ⁢ R ⁢ 1 − t R 2 = 2 ⁢ R 2 − t 2
349 272 273 348 3eqtrd ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 1 R ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2 = 2 ⁢ R 2 − t 2
350 263 265 349 3eqtr2d ⊢ R ∈ ℝ + ∧ t ∈ − R R → R 2 ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2 ⁢ 1 R = 2 ⁢ R 2 − t 2
351 350 mpteq2dva ⊢ R ∈ ℝ + → t ∈ − R R ⟼ R 2 ⁢ 2 ⁢ 1 − t R 2 ⁢ 1 R = t ∈ − R R ⟼ 2 ⁢ R 2 − t 2
352 257 351 eqtrd ⊢ R ∈ ℝ + → dt ∈ − R R R 2 ⁢ arcsin ⁡ t R + t R ⁢ 1 − t R 2 d ℝ t = t ∈ − R R ⟼ 2 ⁢ R 2 − t 2