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Theorem dvcsc

Description: Derivative of the cosecant function. (Contributed by Jon Pennant, 28-Aug-2026)

Ref Expression
Assertion dvcsc ⊢ ℂ D csc = x ∈ dom ⁡ csc ⟼ − csc ⁡ x ⁢ cot ⁡ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-csc ⊢ csc = x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟼ 1 sin ⁡ x
2 1 oveq2i ⊢ ℂ D csc = dx ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 1 sin ⁡ x d ℂ x
3 cnelprrecn ⊢ ℂ ∈ ℝ ℂ
4 3 a1i ⊢ ⊤ → ℂ ∈ ℝ ℂ
5 1cnd ⊢ ⊤ → 1 ∈ ℂ
6 elrabi ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → x ∈ ℂ
7 sincl ⊢ x ∈ ℂ → sin ⁡ x ∈ ℂ
8 6 7 syl ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → sin ⁡ x ∈ ℂ
9 fveq2 ⊢ y = x → sin ⁡ y = sin ⁡ x
10 9 neeq1d ⊢ y = x → sin ⁡ y ≠ 0 ↔ sin ⁡ x ≠ 0
11 10 elrab ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ↔ x ∈ ℂ ∧ sin ⁡ x ≠ 0
12 11 simprbi ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → sin ⁡ x ≠ 0
13 8 12 jca ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → sin ⁡ x ∈ ℂ ∧ sin ⁡ x ≠ 0
14 eldifsn ⊢ sin ⁡ x ∈ ℂ ∖ 0 ↔ sin ⁡ x ∈ ℂ ∧ sin ⁡ x ≠ 0
15 13 14 sylibr ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → sin ⁡ x ∈ ℂ ∖ 0
16 15 adantl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → sin ⁡ x ∈ ℂ ∖ 0
17 coscl ⊢ x ∈ ℂ → cos ⁡ x ∈ ℂ
18 6 17 syl ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → cos ⁡ x ∈ ℂ
19 18 adantl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → cos ⁡ x ∈ ℂ
20 7 adantl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℂ → sin ⁡ x ∈ ℂ
21 17 adantl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ ℂ → cos ⁡ x ∈ ℂ
22 sinf ⊢ sin : ℂ ⟶ ℂ
23 22 a1i ⊢ ⊤ → sin : ℂ ⟶ ℂ
24 23 feqmptd ⊢ ⊤ → sin = x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x
25 24 mptru ⊢ sin = x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x
26 25 oveq2i ⊢ ℂ D sin = dx ∈ ℂ sin ⁡ x d ℂ x
27 dvsin ⊢ ℂ D sin = cos
28 26 27 eqtr3i ⊢ dx ∈ ℂ sin ⁡ x d ℂ x = cos
29 cosf ⊢ cos : ℂ ⟶ ℂ
30 29 a1i ⊢ ⊤ → cos : ℂ ⟶ ℂ
31 30 feqmptd ⊢ ⊤ → cos = x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x
32 31 mptru ⊢ cos = x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x
33 28 32 eqtri ⊢ dx ∈ ℂ sin ⁡ x d ℂ x = x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x
34 33 a1i ⊢ ⊤ → dx ∈ ℂ sin ⁡ x d ℂ x = x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x
35 ssrab2 ⊢ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⊆ ℂ
36 35 a1i ⊢ ⊤ → y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⊆ ℂ
37 eqid ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld = TopOpen ⁡ ℂ fld
38 37 cnfldtopon ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld ∈ TopOn ⁡ ℂ
39 38 toponrestid ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld = TopOpen ⁡ ℂ fld ↾ 𝑡 ℂ
40 sincn ⊢ sin : ℂ ⟶cn ℂ
41 ssid ⊢ ℂ ⊆ ℂ
42 37 39 39 cncfcn ⊢ ℂ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ → ℂ ⟶cn ℂ = TopOpen ⁡ ℂ fld Cn TopOpen ⁡ ℂ fld
43 41 41 42 mp2an ⊢ ℂ ⟶cn ℂ = TopOpen ⁡ ℂ fld Cn TopOpen ⁡ ℂ fld
44 40 43 eleqtri ⊢ sin ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld Cn TopOpen ⁡ ℂ fld
45 cnn0opn ⊢ ℂ ∖ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
46 cnima ⊢ sin ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld Cn TopOpen ⁡ ℂ fld ∧ ℂ ∖ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld → sin -1 ℂ ∖ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
47 44 45 46 mp2an ⊢ sin -1 ℂ ∖ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
48 sincl ⊢ y ∈ ℂ → sin ⁡ y ∈ ℂ
49 eldifsn ⊢ sin ⁡ y ∈ ℂ ∖ 0 ↔ sin ⁡ y ∈ ℂ ∧ sin ⁡ y ≠ 0
50 49 baib ⊢ sin ⁡ y ∈ ℂ → sin ⁡ y ∈ ℂ ∖ 0 ↔ sin ⁡ y ≠ 0
51 48 50 syl ⊢ y ∈ ℂ → sin ⁡ y ∈ ℂ ∖ 0 ↔ sin ⁡ y ≠ 0
52 51 bicomd ⊢ y ∈ ℂ → sin ⁡ y ≠ 0 ↔ sin ⁡ y ∈ ℂ ∖ 0
53 52 rabbiia ⊢ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 = y ∈ ℂ | sin ⁡ y ∈ ℂ ∖ 0
54 23 feqmptd ⊢ ⊤ → sin = y ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ y
55 54 mptru ⊢ sin = y ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ y
56 55 mptpreima ⊢ sin -1 ℂ ∖ 0 = y ∈ ℂ | sin ⁡ y ∈ ℂ ∖ 0
57 53 56 eqtr4i ⊢ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 = sin -1 ℂ ∖ 0
58 57 eleq1i ⊢ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld ↔ sin -1 ℂ ∖ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
59 47 58 mpbir ⊢ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
60 59 a1i ⊢ ⊤ → y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
61 4 20 21 34 36 39 37 60 dvmptres ⊢ ⊤ → dx ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 sin ⁡ x d ℂ x = x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟼ cos ⁡ x
62 4 5 16 19 61 dvrecg ⊢ ⊤ → dx ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 1 sin ⁡ x d ℂ x = x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟼ − 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2
63 62 mptru ⊢ dx ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 1 sin ⁡ x d ℂ x = x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟼ − 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2
64 18 mullidd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → 1 ⁢ cos ⁡ x = cos ⁡ x
65 sqval ⊢ sin ⁡ x ∈ ℂ → sin ⁡ x 2 = sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x
66 8 65 syl ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → sin ⁡ x 2 = sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x
67 64 66 oveq12d ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2 = cos ⁡ x sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x
68 67 negeqd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2 = − cos ⁡ x sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x
69 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
70 69 a1i ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → 1 ∈ ℂ
71 70 8 18 8 12 12 divmuldivd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x = 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x
72 64 oveq1d ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x = cos ⁡ x sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x
73 71 72 eqtrd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x = cos ⁡ x sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x
74 73 eqcomd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → cos ⁡ x sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x = 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x
75 74 negeqd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − cos ⁡ x sin ⁡ x ⁢ sin ⁡ x = − 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x
76 68 75 eqtrd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2 = − 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x
77 70 8 12 divcld ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → 1 sin ⁡ x ∈ ℂ
78 18 8 12 divcld ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → cos ⁡ x sin ⁡ x ∈ ℂ
79 77 78 mulneg1d ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x = − 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x
80 79 eqcomd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x = − 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x
81 76 80 eqtrd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2 = − 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x
82 cscval ⊢ x ∈ ℂ ∧ sin ⁡ x ≠ 0 → csc ⁡ x = 1 sin ⁡ x
83 11 82 sylbi ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → csc ⁡ x = 1 sin ⁡ x
84 83 eqcomd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → 1 sin ⁡ x = csc ⁡ x
85 84 negeqd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − 1 sin ⁡ x = − csc ⁡ x
86 cotval ⊢ x ∈ ℂ ∧ sin ⁡ x ≠ 0 → cot ⁡ x = cos ⁡ x sin ⁡ x
87 11 86 sylbi ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → cot ⁡ x = cos ⁡ x sin ⁡ x
88 87 eqcomd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → cos ⁡ x sin ⁡ x = cot ⁡ x
89 85 88 oveq12d ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − 1 sin ⁡ x ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x = − csc ⁡ x ⁢ cot ⁡ x
90 81 89 eqtrd ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 → − 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2 = − csc ⁡ x ⁢ cot ⁡ x
91 90 mpteq2ia ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟼ − 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2 = x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟼ − csc ⁡ x ⁢ cot ⁡ x
92 1 77 fmpti ⊢ csc : y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟶ ℂ
93 92 fdmi ⊢ dom ⁡ csc = y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0
94 93 eqcomi ⊢ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 = dom ⁡ csc
95 94 mpteq1i ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟼ − csc ⁡ x ⁢ cot ⁡ x = x ∈ dom ⁡ csc ⟼ − csc ⁡ x ⁢ cot ⁡ x
96 91 95 eqtri ⊢ x ∈ y ∈ ℂ | sin ⁡ y ≠ 0 ⟼ − 1 ⁢ cos ⁡ x sin ⁡ x 2 = x ∈ dom ⁡ csc ⟼ − csc ⁡ x ⁢ cot ⁡ x
97 2 63 96 3eqtri ⊢ ℂ D csc = x ∈ dom ⁡ csc ⟼ − csc ⁡ x ⁢ cot ⁡ x