Metamath Proof Explorer


Theorem cosadd

Description: Addition formula for cosine. Equation 15 of Gleason p. 310. (Contributed by NM, 15-Jan-2006) (Revised by Mario Carneiro, 30-Apr-2014)

Ref Expression
Assertion cosadd A B cos A + B = cos A cos B sin A sin B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 addcl A B A + B
2 cosval A + B cos A + B = e i A + B + e i A + B 2
3 1 2 syl A B cos A + B = e i A + B + e i A + B 2
4 coscl A cos A
5 4 adantr A B cos A
6 coscl B cos B
7 6 adantl A B cos B
8 5 7 mulcld A B cos A cos B
9 ax-icn i
10 sincl B sin B
11 10 adantl A B sin B
12 mulcl i sin B i sin B
13 9 11 12 sylancr A B i sin B
14 sincl A sin A
15 14 adantr A B sin A
16 mulcl i sin A i sin A
17 9 15 16 sylancr A B i sin A
18 13 17 mulcld A B i sin B i sin A
19 8 18 addcld A B cos A cos B + i sin B i sin A
20 5 13 mulcld A B cos A i sin B
21 7 17 mulcld A B cos B i sin A
22 20 21 addcld A B cos A i sin B + cos B i sin A
23 19 22 19 ppncand A B cos A cos B + i sin B i sin A + cos A i sin B + cos B i sin A + cos A cos B + i sin B i sin A - cos A i sin B + cos B i sin A = cos A cos B + i sin B i sin A + cos A cos B + i sin B i sin A
24 adddi i A B i A + B = i A + i B
25 9 24 mp3an1 A B i A + B = i A + i B
26 25 fveq2d A B e i A + B = e i A + i B
27 simpl A B A
28 mulcl i A i A
29 9 27 28 sylancr A B i A
30 simpr A B B
31 mulcl i B i B
32 9 30 31 sylancr A B i B
33 efadd i A i B e i A + i B = e i A e i B
34 29 32 33 syl2anc A B e i A + i B = e i A e i B
35 efival A e i A = cos A + i sin A
36 efival B e i B = cos B + i sin B
37 35 36 oveqan12d A B e i A e i B = cos A + i sin A cos B + i sin B
38 5 17 7 13 muladdd A B cos A + i sin A cos B + i sin B = cos A cos B + i sin B i sin A + cos A i sin B + cos B i sin A
39 37 38 eqtrd A B e i A e i B = cos A cos B + i sin B i sin A + cos A i sin B + cos B i sin A
40 26 34 39 3eqtrd A B e i A + B = cos A cos B + i sin B i sin A + cos A i sin B + cos B i sin A
41 negicn i
42 adddi i A B i A + B = i A + i B
43 41 42 mp3an1 A B i A + B = i A + i B
44 43 fveq2d A B e i A + B = e i A + i B
45 mulcl i A i A
46 41 27 45 sylancr A B i A
47 mulcl i B i B
48 41 30 47 sylancr A B i B
49 efadd i A i B e i A + i B = e i A e i B
50 46 48 49 syl2anc A B e i A + i B = e i A e i B
51 efmival A e i A = cos A i sin A
52 efmival B e i B = cos B i sin B
53 51 52 oveqan12d A B e i A e i B = cos A i sin A cos B i sin B
54 5 17 7 13 mulsubd A B cos A i sin A cos B i sin B = cos A cos B + i sin B i sin A - cos A i sin B + cos B i sin A
55 53 54 eqtrd A B e i A e i B = cos A cos B + i sin B i sin A - cos A i sin B + cos B i sin A
56 44 50 55 3eqtrd A B e i A + B = cos A cos B + i sin B i sin A - cos A i sin B + cos B i sin A
57 40 56 oveq12d A B e i A + B + e i A + B = cos A cos B + i sin B i sin A + cos A i sin B + cos B i sin A + cos A cos B + i sin B i sin A - cos A i sin B + cos B i sin A
58 19 2timesd A B 2 cos A cos B + i sin B i sin A = cos A cos B + i sin B i sin A + cos A cos B + i sin B i sin A
59 23 57 58 3eqtr4d A B e i A + B + e i A + B = 2 cos A cos B + i sin B i sin A
60 59 oveq1d A B e i A + B + e i A + B 2 = 2 cos A cos B + i sin B i sin A 2
61 2cn 2
62 2ne0 2 0
63 divcan3 cos A cos B + i sin B i sin A 2 2 0 2 cos A cos B + i sin B i sin A 2 = cos A cos B + i sin B i sin A
64 61 62 63 mp3an23 cos A cos B + i sin B i sin A 2 cos A cos B + i sin B i sin A 2 = cos A cos B + i sin B i sin A
65 19 64 syl A B 2 cos A cos B + i sin B i sin A 2 = cos A cos B + i sin B i sin A
66 9 a1i A B i
67 66 11 66 15 mul4d A B i sin B i sin A = i i sin B sin A
68 ixi i i = 1
69 68 oveq1i i i sin B sin A = -1 sin B sin A
70 11 15 mulcomd A B sin B sin A = sin A sin B
71 70 oveq2d A B -1 sin B sin A = -1 sin A sin B
72 69 71 syl5eq A B i i sin B sin A = -1 sin A sin B
73 15 11 mulcld A B sin A sin B
74 73 mulm1d A B -1 sin A sin B = sin A sin B
75 67 72 74 3eqtrd A B i sin B i sin A = sin A sin B
76 75 oveq2d A B cos A cos B + i sin B i sin A = cos A cos B + sin A sin B
77 8 73 negsubd A B cos A cos B + sin A sin B = cos A cos B sin A sin B
78 65 76 77 3eqtrd A B 2 cos A cos B + i sin B i sin A 2 = cos A cos B sin A sin B
79 3 60 78 3eqtrd A B cos A + B = cos A cos B sin A sin B