Metamath Proof Explorer


Theorem sinadd

Description: Addition formula for sine. Equation 14 of Gleason p. 310. (Contributed by Steve Rodriguez, 10-Nov-2006) (Revised by Mario Carneiro, 30-Apr-2014)

Ref Expression
Assertion sinadd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → sin ⁡ A + B = sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B + cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 addcl ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → A + B ∈ ℂ
2 sinval ⊢ A + B ∈ ℂ → sin ⁡ A + B = e i ⁢ A + B − e − i ⁢ A + B 2 ⁢ i
3 1 2 syl ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → sin ⁡ A + B = e i ⁢ A + B − e − i ⁢ A + B 2 ⁢ i
4 2cn ⊢ 2 ∈ ℂ
5 4 a1i ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ∈ ℂ
6 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
7 6 a1i ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ∈ ℂ
8 coscl ⊢ A ∈ ℂ → cos ⁡ A ∈ ℂ
9 8 adantr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ A ∈ ℂ
10 sincl ⊢ B ∈ ℂ → sin ⁡ B ∈ ℂ
11 10 adantl ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → sin ⁡ B ∈ ℂ
12 9 11 mulcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B ∈ ℂ
13 sincl ⊢ A ∈ ℂ → sin ⁡ A ∈ ℂ
14 13 adantr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → sin ⁡ A ∈ ℂ
15 coscl ⊢ B ∈ ℂ → cos ⁡ B ∈ ℂ
16 15 adantl ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ B ∈ ℂ
17 14 16 mulcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B ∈ ℂ
18 12 17 addcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B ∈ ℂ
19 5 7 18 mulassd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = 2 ⁢ i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B
20 7 12 17 adddid ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + i ⁢ sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B
21 7 9 11 mul12d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B = cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B
22 14 16 mulcomd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = cos ⁡ B ⁢ sin ⁡ A
23 22 oveq2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = i ⁢ cos ⁡ B ⁢ sin ⁡ A
24 7 16 14 mul12d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ cos ⁡ B ⁢ sin ⁡ A = cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
25 23 24 eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
26 21 25 oveq12d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + i ⁢ sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
27 20 26 eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
28 27 oveq2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
29 19 28 eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
30 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ sin ⁡ B ∈ ℂ → i ⁢ sin ⁡ B ∈ ℂ
31 6 11 30 sylancr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ sin ⁡ B ∈ ℂ
32 9 31 mulcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B ∈ ℂ
33 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ sin ⁡ A ∈ ℂ → i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ
34 6 14 33 sylancr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ
35 16 34 mulcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ
36 32 35 addcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ
37 mulcl ⊢ 2 ∈ ℂ ∧ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ → 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ
38 4 36 37 sylancr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ
39 2mulicn ⊢ 2 ⁢ i ∈ ℂ
40 39 a1i ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ i ∈ ℂ
41 2muline0 ⊢ 2 ⁢ i ≠ 0
42 41 a1i ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ i ≠ 0
43 38 40 18 42 divmuld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A 2 ⁢ i = cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B ↔ 2 ⁢ i ⁢ cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B = 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
44 29 43 mpbird ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A 2 ⁢ i = cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B
45 9 16 mulcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ A ⁢ cos ⁡ B ∈ ℂ
46 31 34 mulcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ sin ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ
47 45 46 addcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → cos ⁡ A ⁢ cos ⁡ B + i ⁢ sin ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A ∈ ℂ
48 47 36 36 pnncand ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 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 ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A + cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
49 adddi ⊢ i ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ A + B = i ⁢ A + i ⁢ B
50 6 49 mp3an1 ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ A + B = i ⁢ A + i ⁢ B
51 50 fveq2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e i ⁢ A + B = e i ⁢ A + i ⁢ B
52 simpl ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → A ∈ ℂ
53 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ → i ⁢ A ∈ ℂ
54 6 52 53 sylancr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ A ∈ ℂ
55 simpr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → B ∈ ℂ
56 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ B ∈ ℂ
57 6 55 56 sylancr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → i ⁢ B ∈ ℂ
58 efadd ⊢ i ⁢ A ∈ ℂ ∧ i ⁢ B ∈ ℂ → e i ⁢ A + i ⁢ B = e i ⁢ A ⁢ e i ⁢ B
59 54 57 58 syl2anc ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e i ⁢ A + i ⁢ B = e i ⁢ A ⁢ e i ⁢ B
60 efival ⊢ A ∈ ℂ → e i ⁢ A = cos ⁡ A + i ⁢ sin ⁡ A
61 efival ⊢ B ∈ ℂ → e i ⁢ B = cos ⁡ B + i ⁢ sin ⁡ B
62 60 61 oveqan12d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e i ⁢ A ⁢ e i ⁢ B = cos ⁡ A + i ⁢ sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B + i ⁢ sin ⁡ B
63 9 34 16 31 muladdd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 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
64 62 63 eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 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
65 51 59 64 3eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e i ⁢ A + B = cos ⁡ A ⁢ cos ⁡ B + i ⁢ sin ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A + cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
66 negicn ⊢ − i ∈ ℂ
67 adddi ⊢ − i ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → − i ⁢ A + B = − i ⁢ A + − i ⁢ B
68 66 67 mp3an1 ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → − i ⁢ A + B = − i ⁢ A + − i ⁢ B
69 68 fveq2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e − i ⁢ A + B = e − i ⁢ A + − i ⁢ B
70 mulcl ⊢ − i ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ → − i ⁢ A ∈ ℂ
71 66 52 70 sylancr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → − i ⁢ A ∈ ℂ
72 mulcl ⊢ − i ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → − i ⁢ B ∈ ℂ
73 66 55 72 sylancr ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → − i ⁢ B ∈ ℂ
74 efadd ⊢ − i ⁢ A ∈ ℂ ∧ − i ⁢ B ∈ ℂ → e − i ⁢ A + − i ⁢ B = e − i ⁢ A ⁢ e − i ⁢ B
75 71 73 74 syl2anc ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e − i ⁢ A + − i ⁢ B = e − i ⁢ A ⁢ e − i ⁢ B
76 efmival ⊢ A ∈ ℂ → e − i ⁢ A = cos ⁡ A − i ⁢ sin ⁡ A
77 efmival ⊢ B ∈ ℂ → e − i ⁢ B = cos ⁡ B − i ⁢ sin ⁡ B
78 76 77 oveqan12d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e − i ⁢ A ⁢ e − i ⁢ B = cos ⁡ A − i ⁢ sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B − i ⁢ sin ⁡ B
79 9 34 16 31 mulsubd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 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
80 78 79 eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 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
81 69 75 80 3eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e − i ⁢ A + B = cos ⁡ A ⁢ cos ⁡ B + i ⁢ sin ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A - cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
82 65 81 oveq12d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 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
83 36 2timesd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A = cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A + cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
84 48 82 83 3eqtr4d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e i ⁢ A + B − e − i ⁢ A + B = 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A
85 84 oveq1d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e i ⁢ A + B − e − i ⁢ A + B 2 ⁢ i = 2 ⁢ cos ⁡ A ⁢ i ⁢ sin ⁡ B + cos ⁡ B ⁢ i ⁢ sin ⁡ A 2 ⁢ i
86 17 12 addcomd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B + cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B = cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B + sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B
87 44 85 86 3eqtr4d ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → e i ⁢ A + B − e − i ⁢ A + B 2 ⁢ i = sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B + cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B
88 3 87 eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → sin ⁡ A + B = sin ⁡ A ⁢ cos ⁡ B + cos ⁡ A ⁢ sin ⁡ B