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Theorem efif1olem4

Description: The exponential function of an imaginary number maps any interval of length 2 _pi one-to-one onto the unit circle. (Contributed by Paul Chapman, 16-Mar-2008) (Proof shortened by Mario Carneiro, 13-May-2014)

Ref Expression
Hypotheses efif1o.1 ⊢ F = w ∈ D ⟼ e i ⁢ w
efif1o.2 ⊢ C = abs -1 1
efif1olem4.3 ⊢ φ → D ⊆ ℝ
efif1olem4.4 ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D → x − y < 2 ⁢ π
efif1olem4.5 ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ D z − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
efif1olem4.6 ⊢ S = sin ↾ − π 2 π 2
Assertion efif1olem4 ⊢ φ → F : D ⟶ 1-1 onto C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 efif1o.1 ⊢ F = w ∈ D ⟼ e i ⁢ w
2 efif1o.2 ⊢ C = abs -1 1
3 efif1olem4.3 ⊢ φ → D ⊆ ℝ
4 efif1olem4.4 ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D → x − y < 2 ⁢ π
5 efif1olem4.5 ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ D z − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
6 efif1olem4.6 ⊢ S = sin ↾ − π 2 π 2
7 3 sselda ⊢ φ ∧ w ∈ D → w ∈ ℝ
8 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
9 recn ⊢ w ∈ ℝ → w ∈ ℂ
10 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ w ∈ ℂ → i ⁢ w ∈ ℂ
11 8 9 10 sylancr ⊢ w ∈ ℝ → i ⁢ w ∈ ℂ
12 11 efcld ⊢ w ∈ ℝ → e i ⁢ w ∈ ℂ
13 absefi ⊢ w ∈ ℝ → e i ⁢ w = 1
14 absf ⊢ abs : ℂ ⟶ ℝ
15 ffn ⊢ abs : ℂ ⟶ ℝ → abs Fn ℂ
16 14 15 ax-mp ⊢ abs Fn ℂ
17 fniniseg ⊢ abs Fn ℂ → e i ⁢ w ∈ abs -1 1 ↔ e i ⁢ w ∈ ℂ ∧ e i ⁢ w = 1
18 16 17 ax-mp ⊢ e i ⁢ w ∈ abs -1 1 ↔ e i ⁢ w ∈ ℂ ∧ e i ⁢ w = 1
19 12 13 18 sylanbrc ⊢ w ∈ ℝ → e i ⁢ w ∈ abs -1 1
20 19 2 eleqtrrdi ⊢ w ∈ ℝ → e i ⁢ w ∈ C
21 7 20 syl ⊢ φ ∧ w ∈ D → e i ⁢ w ∈ C
22 21 1 fmptd ⊢ φ → F : D ⟶ C
23 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → D ⊆ ℝ
24 simplrl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x ∈ D
25 23 24 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x ∈ ℝ
26 25 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x ∈ ℂ
27 simplrr ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → y ∈ D
28 23 27 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → y ∈ ℝ
29 28 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → y ∈ ℂ
30 26 29 subcld ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y ∈ ℂ
31 2picn ⊢ 2 ⁢ π ∈ ℂ
32 2pire ⊢ 2 ⁢ π ∈ ℝ
33 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
34 pire ⊢ π ∈ ℝ
35 2pos ⊢ 0 < 2
36 pipos ⊢ 0 < π
37 33 34 35 36 mulgt0ii ⊢ 0 < 2 ⁢ π
38 32 37 gt0ne0ii ⊢ 2 ⁢ π ≠ 0
39 divcl ⊢ x − y ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ≠ 0 → x − y 2 ⁢ π ∈ ℂ
40 31 38 39 mp3an23 ⊢ x − y ∈ ℂ → x − y 2 ⁢ π ∈ ℂ
41 30 40 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π ∈ ℂ
42 absdiv ⊢ x − y ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ≠ 0 → x − y 2 ⁢ π = x − y 2 ⁢ π
43 31 38 42 mp3an23 ⊢ x − y ∈ ℂ → x − y 2 ⁢ π = x − y 2 ⁢ π
44 30 43 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π = x − y 2 ⁢ π
45 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
46 45 32 37 ltleii ⊢ 0 ≤ 2 ⁢ π
47 absid ⊢ 2 ⁢ π ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2 ⁢ π → 2 ⁢ π = 2 ⁢ π
48 32 46 47 mp2an ⊢ 2 ⁢ π = 2 ⁢ π
49 48 oveq2i ⊢ x − y 2 ⁢ π = x − y 2 ⁢ π
50 44 49 eqtrdi ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π = x − y 2 ⁢ π
51 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y < 2 ⁢ π
52 31 mulridi ⊢ 2 ⁢ π ⋅ 1 = 2 ⁢ π
53 51 52 breqtrrdi ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y < 2 ⁢ π ⋅ 1
54 30 abscld ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y ∈ ℝ
55 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
56 32 37 pm3.2i ⊢ 2 ⁢ π ∈ ℝ ∧ 0 < 2 ⁢ π
57 ltdivmul ⊢ x − y ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ 2 ⁢ π ∈ ℝ ∧ 0 < 2 ⁢ π → x − y 2 ⁢ π < 1 ↔ x − y < 2 ⁢ π ⋅ 1
58 55 56 57 mp3an23 ⊢ x − y ∈ ℝ → x − y 2 ⁢ π < 1 ↔ x − y < 2 ⁢ π ⋅ 1
59 54 58 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π < 1 ↔ x − y < 2 ⁢ π ⋅ 1
60 53 59 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π < 1
61 50 60 eqbrtrd ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π < 1
62 31 38 pm3.2i ⊢ 2 ⁢ π ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ≠ 0
63 ine0 ⊢ i ≠ 0
64 8 63 pm3.2i ⊢ i ∈ ℂ ∧ i ≠ 0
65 divcan5 ⊢ x − y ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ≠ 0 ∧ i ∈ ℂ ∧ i ≠ 0 → i ⁢ x − y i ⁢ 2 ⁢ π = x − y 2 ⁢ π
66 62 64 65 mp3an23 ⊢ x − y ∈ ℂ → i ⁢ x − y i ⁢ 2 ⁢ π = x − y 2 ⁢ π
67 30 66 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → i ⁢ x − y i ⁢ 2 ⁢ π = x − y 2 ⁢ π
68 8 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → i ∈ ℂ
69 68 26 29 subdid ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → i ⁢ x − y = i ⁢ x − i ⁢ y
70 69 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → e i ⁢ x − y = e i ⁢ x − i ⁢ y
71 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ → i ⁢ x ∈ ℂ
72 8 26 71 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → i ⁢ x ∈ ℂ
73 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → i ⁢ y ∈ ℂ
74 8 29 73 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → i ⁢ y ∈ ℂ
75 efsub ⊢ i ⁢ x ∈ ℂ ∧ i ⁢ y ∈ ℂ → e i ⁢ x − i ⁢ y = e i ⁢ x e i ⁢ y
76 72 74 75 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → e i ⁢ x − i ⁢ y = e i ⁢ x e i ⁢ y
77 74 efcld ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → e i ⁢ y ∈ ℂ
78 74 efne0d ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → e i ⁢ y ≠ 0
79 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ⁡ x = F ⁡ y
80 oveq2 ⊢ w = x → i ⁢ w = i ⁢ x
81 80 fveq2d ⊢ w = x → e i ⁢ w = e i ⁢ x
82 fvex ⊢ e i ⁢ x ∈ V
83 81 1 82 fvmpt ⊢ x ∈ D → F ⁡ x = e i ⁢ x
84 24 83 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ⁡ x = e i ⁢ x
85 oveq2 ⊢ w = y → i ⁢ w = i ⁢ y
86 85 fveq2d ⊢ w = y → e i ⁢ w = e i ⁢ y
87 fvex ⊢ e i ⁢ y ∈ V
88 86 1 87 fvmpt ⊢ y ∈ D → F ⁡ y = e i ⁢ y
89 27 88 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → F ⁡ y = e i ⁢ y
90 79 84 89 3eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → e i ⁢ x = e i ⁢ y
91 77 78 90 diveq1bd ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → e i ⁢ x e i ⁢ y = 1
92 70 76 91 3eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → e i ⁢ x − y = 1
93 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ x − y ∈ ℂ → i ⁢ x − y ∈ ℂ
94 8 30 93 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → i ⁢ x − y ∈ ℂ
95 efeq1 ⊢ i ⁢ x − y ∈ ℂ → e i ⁢ x − y = 1 ↔ i ⁢ x − y i ⁢ 2 ⁢ π ∈ ℤ
96 94 95 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → e i ⁢ x − y = 1 ↔ i ⁢ x − y i ⁢ 2 ⁢ π ∈ ℤ
97 92 96 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → i ⁢ x − y i ⁢ 2 ⁢ π ∈ ℤ
98 67 97 eqeltrrd ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
99 nn0abscl ⊢ x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ → x − y 2 ⁢ π ∈ ℕ 0
100 98 99 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π ∈ ℕ 0
101 nn0lt10b ⊢ x − y 2 ⁢ π ∈ ℕ 0 → x − y 2 ⁢ π < 1 ↔ x − y 2 ⁢ π = 0
102 100 101 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π < 1 ↔ x − y 2 ⁢ π = 0
103 61 102 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π = 0
104 41 103 abs00d ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π = 0
105 diveq0 ⊢ x − y ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ≠ 0 → x − y 2 ⁢ π = 0 ↔ x − y = 0
106 31 38 105 mp3an23 ⊢ x − y ∈ ℂ → x − y 2 ⁢ π = 0 ↔ x − y = 0
107 30 106 syl ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y 2 ⁢ π = 0 ↔ x − y = 0
108 104 107 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x − y = 0
109 26 29 108 subeq0d ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
110 109 ex ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
111 110 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ D ∀ y ∈ D F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
112 dff13 ⊢ F : D ⟶ 1-1 C ↔ F : D ⟶ C ∧ ∀ x ∈ D ∀ y ∈ D F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
113 22 111 112 sylanbrc ⊢ φ → F : D ⟶ 1-1 C
114 oveq1 ⊢ z = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x → z − y = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y
115 114 oveq1d ⊢ z = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x → z − y 2 ⁢ π = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π
116 115 eleq1d ⊢ z = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x → z − y 2 ⁢ π ∈ ℤ ↔ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
117 116 rexbidv ⊢ z = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x → ∃ y ∈ D z − y 2 ⁢ π ∈ ℤ ↔ ∃ y ∈ D 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
118 5 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ ℝ ∃ y ∈ D z − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
119 118 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C → ∀ z ∈ ℝ ∃ y ∈ D z − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
120 neghalfpire ⊢ − π 2 ∈ ℝ
121 halfpire ⊢ π 2 ∈ ℝ
122 iccssre ⊢ − π 2 ∈ ℝ ∧ π 2 ∈ ℝ → − π 2 π 2 ⊆ ℝ
123 120 121 122 mp2an ⊢ − π 2 π 2 ⊆ ℝ
124 1 2 efif1olem3 ⊢ φ ∧ x ∈ C → ℑ ⁡ x ∈ − 1 1
125 resinf1o ⊢ sin ↾ − π 2 π 2 : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1
126 f1oeq1 ⊢ S = sin ↾ − π 2 π 2 → S : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1 ↔ sin ↾ − π 2 π 2 : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1
127 6 126 ax-mp ⊢ S : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1 ↔ sin ↾ − π 2 π 2 : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1
128 125 127 mpbir ⊢ S : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1
129 f1ocnv ⊢ S : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1 → S -1 : − 1 1 ⟶ 1-1 onto − π 2 π 2
130 f1of ⊢ S -1 : − 1 1 ⟶ 1-1 onto − π 2 π 2 → S -1 : − 1 1 ⟶ − π 2 π 2
131 128 129 130 mp2b ⊢ S -1 : − 1 1 ⟶ − π 2 π 2
132 131 ffvelcdmi ⊢ ℑ ⁡ x ∈ − 1 1 → S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ − π 2 π 2
133 124 132 syl ⊢ φ ∧ x ∈ C → S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ − π 2 π 2
134 123 133 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ C → S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℝ
135 remulcl ⊢ 2 ∈ ℝ ∧ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℝ → 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℝ
136 33 134 135 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ C → 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℝ
137 117 119 136 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ C → ∃ y ∈ D 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
138 oveq1 ⊢ e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y = 1 → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ⁢ e i ⁢ y = 1 ⁢ e i ⁢ y
139 136 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℝ
140 139 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ
141 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ
142 8 140 141 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ
143 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → D ⊆ ℝ
144 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → y ∈ D
145 143 144 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → y ∈ ℝ
146 145 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → y ∈ ℂ
147 8 146 73 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → i ⁢ y ∈ ℂ
148 8 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → i ∈ ℂ
149 148 140 146 subdid ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y = i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − i ⁢ y
150 142 147 149 mvrrsubd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y + i ⁢ y = i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
151 150 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y + i ⁢ y = e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
152 140 146 subcld ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ∈ ℂ
153 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ∈ ℂ → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ∈ ℂ
154 8 152 153 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ∈ ℂ
155 efadd ⊢ i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ∈ ℂ ∧ i ⁢ y ∈ ℂ → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y + i ⁢ y = e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ⁢ e i ⁢ y
156 154 147 155 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y + i ⁢ y = e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ⁢ e i ⁢ y
157 2cn ⊢ 2 ∈ ℂ
158 134 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ C → S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ
159 mul12 ⊢ i ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = 2 ⁢ i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
160 8 157 158 159 mp3an12i ⊢ φ ∧ x ∈ C → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = 2 ⁢ i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
161 160 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ C → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = e 2 ⁢ i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
162 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ → i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ
163 8 158 162 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ C → i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ
164 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
165 efexp ⊢ i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℤ → e 2 ⁢ i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = e i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2
166 163 164 165 sylancl ⊢ φ ∧ x ∈ C → e 2 ⁢ i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = e i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2
167 161 166 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ C → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = e i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2
168 134 recoscld ⊢ φ ∧ x ∈ C → cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℝ
169 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ C → x ∈ C
170 169 2 eleqtrdi ⊢ φ ∧ x ∈ C → x ∈ abs -1 1
171 fniniseg ⊢ abs Fn ℂ → x ∈ abs -1 1 ↔ x ∈ ℂ ∧ x = 1
172 16 171 ax-mp ⊢ x ∈ abs -1 1 ↔ x ∈ ℂ ∧ x = 1
173 170 172 sylib ⊢ φ ∧ x ∈ C → x ∈ ℂ ∧ x = 1
174 173 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ C → x ∈ ℂ
175 174 sqrtcld ⊢ φ ∧ x ∈ C → x ∈ ℂ
176 175 recld ⊢ φ ∧ x ∈ C → ℜ ⁡ x ∈ ℝ
177 cosq14ge0 ⊢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ − π 2 π 2 → 0 ≤ cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
178 133 177 syl ⊢ φ ∧ x ∈ C → 0 ≤ cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
179 174 sqrtrege0d ⊢ φ ∧ x ∈ C → 0 ≤ ℜ ⁡ x
180 sincossq ⊢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 + cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 = 1
181 158 180 syl ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 + cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 = 1
182 174 sqsqrtd ⊢ φ ∧ x ∈ C → x 2 = x
183 182 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ C → x 2 = x
184 2nn0 ⊢ 2 ∈ ℕ 0
185 absexp ⊢ x ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℕ 0 → x 2 = x 2
186 175 184 185 sylancl ⊢ φ ∧ x ∈ C → x 2 = x 2
187 173 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ C → x = 1
188 183 186 187 3eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ C → x 2 = 1
189 175 absvalsq2d ⊢ φ ∧ x ∈ C → x 2 = ℜ ⁡ x 2 + ℑ ⁡ x 2
190 181 188 189 3eqtr2d ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 + cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 = ℜ ⁡ x 2 + ℑ ⁡ x 2
191 6 fveq1i ⊢ S ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = sin ↾ − π 2 π 2 ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
192 133 fvresd ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ↾ − π 2 π 2 ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
193 191 192 eqtrid ⊢ φ ∧ x ∈ C → S ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
194 f1ocnvfv2 ⊢ S : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1 ∧ ℑ ⁡ x ∈ − 1 1 → S ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = ℑ ⁡ x
195 128 124 194 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ C → S ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = ℑ ⁡ x
196 193 195 eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = ℑ ⁡ x
197 196 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 = ℑ ⁡ x 2
198 190 197 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 + cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 - sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 = ℜ ⁡ x 2 + ℑ ⁡ x 2 - ℑ ⁡ x 2
199 158 sincld ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ
200 199 sqcld ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 ∈ ℂ
201 158 coscld ⊢ φ ∧ x ∈ C → cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ
202 201 sqcld ⊢ φ ∧ x ∈ C → cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 ∈ ℂ
203 200 202 pncan2d ⊢ φ ∧ x ∈ C → sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 + cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 - sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 = cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2
204 176 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ C → ℜ ⁡ x ∈ ℂ
205 204 sqcld ⊢ φ ∧ x ∈ C → ℜ ⁡ x 2 ∈ ℂ
206 197 200 eqeltrrd ⊢ φ ∧ x ∈ C → ℑ ⁡ x 2 ∈ ℂ
207 205 206 pncand ⊢ φ ∧ x ∈ C → ℜ ⁡ x 2 + ℑ ⁡ x 2 - ℑ ⁡ x 2 = ℜ ⁡ x 2
208 198 203 207 3eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ C → cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 = ℜ ⁡ x 2
209 168 176 178 179 208 sq11d ⊢ φ ∧ x ∈ C → cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = ℜ ⁡ x
210 196 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ C → i ⁢ sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = i ⁢ ℑ ⁡ x
211 209 210 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ C → cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x + i ⁢ sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = ℜ ⁡ x + i ⁢ ℑ ⁡ x
212 efival ⊢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x ∈ ℂ → e i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x + i ⁢ sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
213 158 212 syl ⊢ φ ∧ x ∈ C → e i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = cos ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x + i ⁢ sin ⁡ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x
214 175 replimd ⊢ φ ∧ x ∈ C → x = ℜ ⁡ x + i ⁢ ℑ ⁡ x
215 211 213 214 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ C → e i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = x
216 215 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ C → e i ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x 2 = x 2
217 167 216 182 3eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ C → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = x
218 217 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x = x
219 151 156 218 3eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ⁢ e i ⁢ y = x
220 147 efcld ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → e i ⁢ y ∈ ℂ
221 220 mullidd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → 1 ⁢ e i ⁢ y = e i ⁢ y
222 219 221 eqeq12d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ⁢ e i ⁢ y = 1 ⁢ e i ⁢ y ↔ x = e i ⁢ y
223 138 222 imbitrid ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y = 1 → x = e i ⁢ y
224 efeq1 ⊢ i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ∈ ℂ → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y = 1 ↔ i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y i ⁢ 2 ⁢ π ∈ ℤ
225 154 224 syl ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y = 1 ↔ i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y i ⁢ 2 ⁢ π ∈ ℤ
226 divcan5 ⊢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ∈ ℂ ∧ 2 ⁢ π ≠ 0 ∧ i ∈ ℂ ∧ i ≠ 0 → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y i ⁢ 2 ⁢ π = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π
227 62 64 226 mp3an23 ⊢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y ∈ ℂ → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y i ⁢ 2 ⁢ π = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π
228 152 227 syl ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y i ⁢ 2 ⁢ π = 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π
229 228 eleq1d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y i ⁢ 2 ⁢ π ∈ ℤ ↔ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ
230 225 229 bitr2d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ ↔ e i ⁢ 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y = 1
231 88 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → F ⁡ y = e i ⁢ y
232 231 eqeq2d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → x = F ⁡ y ↔ x = e i ⁢ y
233 223 230 232 3imtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ D → 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ → x = F ⁡ y
234 233 reximdva ⊢ φ ∧ x ∈ C → ∃ y ∈ D 2 ⁢ S -1 ⁡ ℑ ⁡ x − y 2 ⁢ π ∈ ℤ → ∃ y ∈ D x = F ⁡ y
235 137 234 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ C → ∃ y ∈ D x = F ⁡ y
236 235 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ C ∃ y ∈ D x = F ⁡ y
237 dffo3 ⊢ F : D ⟶ onto C ↔ F : D ⟶ C ∧ ∀ x ∈ C ∃ y ∈ D x = F ⁡ y
238 22 236 237 sylanbrc ⊢ φ → F : D ⟶ onto C
239 df-f1o ⊢ F : D ⟶ 1-1 onto C ↔ F : D ⟶ 1-1 C ∧ F : D ⟶ onto C
240 113 238 239 sylanbrc ⊢ φ → F : D ⟶ 1-1 onto C