Metamath Proof Explorer


Theorem resinf1o

Description: The sine function is a bijection when restricted to its principal domain. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2014)

Ref Expression
Assertion resinf1o ⊢ sin ↾ − π 2 π 2 : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 recosf1o ⊢ cos ↾ 0 π : 0 π ⟶ 1-1 onto − 1 1
2 eqid ⊢ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x = x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x
3 halfpire ⊢ π 2 ∈ ℝ
4 neghalfpire ⊢ − π 2 ∈ ℝ
5 iccssre ⊢ − π 2 ∈ ℝ ∧ π 2 ∈ ℝ → − π 2 π 2 ⊆ ℝ
6 4 3 5 mp2an ⊢ − π 2 π 2 ⊆ ℝ
7 6 sseli ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → x ∈ ℝ
8 resubcl ⊢ π 2 ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ → π 2 − x ∈ ℝ
9 3 7 8 sylancr ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → π 2 − x ∈ ℝ
10 4 3 elicc2i ⊢ x ∈ − π 2 π 2 ↔ x ∈ ℝ ∧ − π 2 ≤ x ∧ x ≤ π 2
11 10 simp3bi ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → x ≤ π 2
12 subge0 ⊢ π 2 ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ → 0 ≤ π 2 − x ↔ x ≤ π 2
13 3 7 12 sylancr ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → 0 ≤ π 2 − x ↔ x ≤ π 2
14 11 13 mpbird ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → 0 ≤ π 2 − x
15 3 recni ⊢ π 2 ∈ ℂ
16 picn ⊢ π ∈ ℂ
17 15 negcli ⊢ − π 2 ∈ ℂ
18 16 15 negsubi ⊢ π + − π 2 = π − π 2
19 pidiv2halves ⊢ π 2 + π 2 = π
20 16 15 15 19 subaddrii ⊢ π − π 2 = π 2
21 18 20 eqtri ⊢ π + − π 2 = π 2
22 15 16 17 21 subaddrii ⊢ π 2 − π = − π 2
23 10 simp2bi ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → − π 2 ≤ x
24 22 23 eqbrtrid ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → π 2 − π ≤ x
25 pire ⊢ π ∈ ℝ
26 suble ⊢ π 2 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ → π 2 − π ≤ x ↔ π 2 − x ≤ π
27 3 25 7 26 mp3an12i ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → π 2 − π ≤ x ↔ π 2 − x ≤ π
28 24 27 mpbid ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → π 2 − x ≤ π
29 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
30 29 25 elicc2i ⊢ π 2 − x ∈ 0 π ↔ π 2 − x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ π 2 − x ∧ π 2 − x ≤ π
31 9 14 28 30 syl3anbrc ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → π 2 − x ∈ 0 π
32 31 adantl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ − π 2 π 2 → π 2 − x ∈ 0 π
33 29 25 elicc2i ⊢ y ∈ 0 π ↔ y ∈ ℝ ∧ 0 ≤ y ∧ y ≤ π
34 33 simp1bi ⊢ y ∈ 0 π → y ∈ ℝ
35 resubcl ⊢ π 2 ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → π 2 − y ∈ ℝ
36 3 34 35 sylancr ⊢ y ∈ 0 π → π 2 − y ∈ ℝ
37 33 simp3bi ⊢ y ∈ 0 π → y ≤ π
38 15 15 subnegi ⊢ π 2 − − π 2 = π 2 + π 2
39 38 19 eqtri ⊢ π 2 − − π 2 = π
40 37 39 breqtrrdi ⊢ y ∈ 0 π → y ≤ π 2 − − π 2
41 lesub ⊢ y ∈ ℝ ∧ π 2 ∈ ℝ ∧ − π 2 ∈ ℝ → y ≤ π 2 − − π 2 ↔ − π 2 ≤ π 2 − y
42 3 4 41 mp3an23 ⊢ y ∈ ℝ → y ≤ π 2 − − π 2 ↔ − π 2 ≤ π 2 − y
43 34 42 syl ⊢ y ∈ 0 π → y ≤ π 2 − − π 2 ↔ − π 2 ≤ π 2 − y
44 40 43 mpbid ⊢ y ∈ 0 π → − π 2 ≤ π 2 − y
45 15 subidi ⊢ π 2 − π 2 = 0
46 33 simp2bi ⊢ y ∈ 0 π → 0 ≤ y
47 45 46 eqbrtrid ⊢ y ∈ 0 π → π 2 − π 2 ≤ y
48 suble ⊢ π 2 ∈ ℝ ∧ π 2 ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → π 2 − π 2 ≤ y ↔ π 2 − y ≤ π 2
49 3 3 34 48 mp3an12i ⊢ y ∈ 0 π → π 2 − π 2 ≤ y ↔ π 2 − y ≤ π 2
50 47 49 mpbid ⊢ y ∈ 0 π → π 2 − y ≤ π 2
51 4 3 elicc2i ⊢ π 2 − y ∈ − π 2 π 2 ↔ π 2 − y ∈ ℝ ∧ − π 2 ≤ π 2 − y ∧ π 2 − y ≤ π 2
52 36 44 50 51 syl3anbrc ⊢ y ∈ 0 π → π 2 − y ∈ − π 2 π 2
53 52 adantl ⊢ ⊤ ∧ y ∈ 0 π → π 2 − y ∈ − π 2 π 2
54 iccssre ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ → 0 π ⊆ ℝ
55 29 25 54 mp2an ⊢ 0 π ⊆ ℝ
56 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
57 55 56 sstri ⊢ 0 π ⊆ ℂ
58 57 sseli ⊢ y ∈ 0 π → y ∈ ℂ
59 6 56 sstri ⊢ − π 2 π 2 ⊆ ℂ
60 59 sseli ⊢ x ∈ − π 2 π 2 → x ∈ ℂ
61 subsub23 ⊢ π 2 ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ → π 2 − y = x ↔ π 2 − x = y
62 15 61 mp3an1 ⊢ y ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ → π 2 − y = x ↔ π 2 − x = y
63 58 60 62 syl2anr ⊢ x ∈ − π 2 π 2 ∧ y ∈ 0 π → π 2 − y = x ↔ π 2 − x = y
64 63 adantl ⊢ ⊤ ∧ x ∈ − π 2 π 2 ∧ y ∈ 0 π → π 2 − y = x ↔ π 2 − x = y
65 eqcom ⊢ x = π 2 − y ↔ π 2 − y = x
66 eqcom ⊢ y = π 2 − x ↔ π 2 − x = y
67 64 65 66 3bitr4g ⊢ ⊤ ∧ x ∈ − π 2 π 2 ∧ y ∈ 0 π → x = π 2 − y ↔ y = π 2 − x
68 2 32 53 67 f1o2d ⊢ ⊤ → x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto 0 π
69 68 mptru ⊢ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto 0 π
70 f1oco ⊢ cos ↾ 0 π : 0 π ⟶ 1-1 onto − 1 1 ∧ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto 0 π → cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1
71 1 69 70 mp2an ⊢ cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1
72 cosf ⊢ cos : ℂ ⟶ ℂ
73 ffn ⊢ cos : ℂ ⟶ ℂ → cos Fn ℂ
74 72 73 ax-mp ⊢ cos Fn ℂ
75 fnssres ⊢ cos Fn ℂ ∧ 0 π ⊆ ℂ → cos ↾ 0 π Fn 0 π
76 74 57 75 mp2an ⊢ cos ↾ 0 π Fn 0 π
77 2 31 fmpti ⊢ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 0 π
78 fnfco ⊢ cos ↾ 0 π Fn 0 π ∧ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 0 π → cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x Fn − π 2 π 2
79 76 77 78 mp2an ⊢ cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x Fn − π 2 π 2
80 sinf ⊢ sin : ℂ ⟶ ℂ
81 ffn ⊢ sin : ℂ ⟶ ℂ → sin Fn ℂ
82 80 81 ax-mp ⊢ sin Fn ℂ
83 fnssres ⊢ sin Fn ℂ ∧ − π 2 π 2 ⊆ ℂ → sin ↾ − π 2 π 2 Fn − π 2 π 2
84 82 59 83 mp2an ⊢ sin ↾ − π 2 π 2 Fn − π 2 π 2
85 eqfnfv ⊢ cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x Fn − π 2 π 2 ∧ sin ↾ − π 2 π 2 Fn − π 2 π 2 → cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x = sin ↾ − π 2 π 2 ↔ ∀ y ∈ − π 2 π 2 cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = sin ↾ − π 2 π 2 ⁡ y
86 79 84 85 mp2an ⊢ cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x = sin ↾ − π 2 π 2 ↔ ∀ y ∈ − π 2 π 2 cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = sin ↾ − π 2 π 2 ⁡ y
87 77 ffvelcdmi ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y ∈ 0 π
88 87 fvresd ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → cos ↾ 0 π ⁡ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = cos ⁡ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y
89 oveq2 ⊢ x = y → π 2 − x = π 2 − y
90 ovex ⊢ π 2 − y ∈ V
91 89 2 90 fvmpt ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = π 2 − y
92 91 fveq2d ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → cos ⁡ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = cos ⁡ π 2 − y
93 59 sseli ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → y ∈ ℂ
94 coshalfpim ⊢ y ∈ ℂ → cos ⁡ π 2 − y = sin ⁡ y
95 93 94 syl ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → cos ⁡ π 2 − y = sin ⁡ y
96 88 92 95 3eqtrd ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → cos ↾ 0 π ⁡ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = sin ⁡ y
97 fvco3 ⊢ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 0 π ∧ y ∈ − π 2 π 2 → cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = cos ↾ 0 π ⁡ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y
98 77 97 mpan ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = cos ↾ 0 π ⁡ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y
99 fvres ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → sin ↾ − π 2 π 2 ⁡ y = sin ⁡ y
100 96 98 99 3eqtr4d ⊢ y ∈ − π 2 π 2 → cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x ⁡ y = sin ↾ − π 2 π 2 ⁡ y
101 86 100 mprgbir ⊢ cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x = sin ↾ − π 2 π 2
102 f1oeq1 ⊢ cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x = sin ↾ − π 2 π 2 → cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1 ↔ sin ↾ − π 2 π 2 : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1
103 101 102 ax-mp ⊢ cos ↾ 0 π ∘ x ∈ − π 2 π 2 ⟼ π 2 − x : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1 ↔ sin ↾ − π 2 π 2 : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1
104 71 103 mpbi ⊢ sin ↾ − π 2 π 2 : − π 2 π 2 ⟶ 1-1 onto − 1 1