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Theorem tanhlt1

Description: The hyperbolic tangent of a real number is upper bounded by 1 . (Contributed by Mario Carneiro, 4-Apr-2015)

Ref Expression
Assertion tanhlt1 ⊢ A ∈ ℝ → tan ⁡ i ⁢ A i < 1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
2 recn ⊢ A ∈ ℝ → A ∈ ℂ
3 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ → i ⁢ A ∈ ℂ
4 1 2 3 sylancr ⊢ A ∈ ℝ → i ⁢ A ∈ ℂ
5 rpcoshcl ⊢ A ∈ ℝ → cos ⁡ i ⁢ A ∈ ℝ +
6 5 rpne0d ⊢ A ∈ ℝ → cos ⁡ i ⁢ A ≠ 0
7 tanval ⊢ i ⁢ A ∈ ℂ ∧ cos ⁡ i ⁢ A ≠ 0 → tan ⁡ i ⁢ A = sin ⁡ i ⁢ A cos ⁡ i ⁢ A
8 4 6 7 syl2anc ⊢ A ∈ ℝ → tan ⁡ i ⁢ A = sin ⁡ i ⁢ A cos ⁡ i ⁢ A
9 8 oveq1d ⊢ A ∈ ℝ → tan ⁡ i ⁢ A i = sin ⁡ i ⁢ A cos ⁡ i ⁢ A i
10 4 sincld ⊢ A ∈ ℝ → sin ⁡ i ⁢ A ∈ ℂ
11 recoshcl ⊢ A ∈ ℝ → cos ⁡ i ⁢ A ∈ ℝ
12 11 recnd ⊢ A ∈ ℝ → cos ⁡ i ⁢ A ∈ ℂ
13 1 a1i ⊢ A ∈ ℝ → i ∈ ℂ
14 ine0 ⊢ i ≠ 0
15 14 a1i ⊢ A ∈ ℝ → i ≠ 0
16 10 12 13 6 15 divdiv32d ⊢ A ∈ ℝ → sin ⁡ i ⁢ A cos ⁡ i ⁢ A i = sin ⁡ i ⁢ A i cos ⁡ i ⁢ A
17 sinhval ⊢ A ∈ ℂ → sin ⁡ i ⁢ A i = e A − e − A 2
18 2 17 syl ⊢ A ∈ ℝ → sin ⁡ i ⁢ A i = e A − e − A 2
19 coshval ⊢ A ∈ ℂ → cos ⁡ i ⁢ A = e A + e − A 2
20 2 19 syl ⊢ A ∈ ℝ → cos ⁡ i ⁢ A = e A + e − A 2
21 18 20 oveq12d ⊢ A ∈ ℝ → sin ⁡ i ⁢ A i cos ⁡ i ⁢ A = e A − e − A 2 e A + e − A 2
22 9 16 21 3eqtrd ⊢ A ∈ ℝ → tan ⁡ i ⁢ A i = e A − e − A 2 e A + e − A 2
23 reefcl ⊢ A ∈ ℝ → e A ∈ ℝ
24 renegcl ⊢ A ∈ ℝ → − A ∈ ℝ
25 24 reefcld ⊢ A ∈ ℝ → e − A ∈ ℝ
26 23 25 resubcld ⊢ A ∈ ℝ → e A − e − A ∈ ℝ
27 26 recnd ⊢ A ∈ ℝ → e A − e − A ∈ ℂ
28 23 25 readdcld ⊢ A ∈ ℝ → e A + e − A ∈ ℝ
29 28 recnd ⊢ A ∈ ℝ → e A + e − A ∈ ℂ
30 2cnd ⊢ A ∈ ℝ → 2 ∈ ℂ
31 20 6 eqnetrrd ⊢ A ∈ ℝ → e A + e − A 2 ≠ 0
32 2ne0 ⊢ 2 ≠ 0
33 32 a1i ⊢ A ∈ ℝ → 2 ≠ 0
34 29 30 33 divne0bd ⊢ A ∈ ℝ → e A + e − A ≠ 0 ↔ e A + e − A 2 ≠ 0
35 31 34 mpbird ⊢ A ∈ ℝ → e A + e − A ≠ 0
36 27 29 30 35 33 divcan7d ⊢ A ∈ ℝ → e A − e − A 2 e A + e − A 2 = e A − e − A e A + e − A
37 22 36 eqtrd ⊢ A ∈ ℝ → tan ⁡ i ⁢ A i = e A − e − A e A + e − A
38 24 rpefcld ⊢ A ∈ ℝ → e − A ∈ ℝ +
39 23 38 ltsubrpd ⊢ A ∈ ℝ → e A − e − A < e A
40 23 38 ltaddrpd ⊢ A ∈ ℝ → e A < e A + e − A
41 26 23 28 39 40 lttrd ⊢ A ∈ ℝ → e A − e − A < e A + e − A
42 29 mulridd ⊢ A ∈ ℝ → e A + e − A ⋅ 1 = e A + e − A
43 41 42 breqtrrd ⊢ A ∈ ℝ → e A − e − A < e A + e − A ⋅ 1
44 1red ⊢ A ∈ ℝ → 1 ∈ ℝ
45 efgt0 ⊢ A ∈ ℝ → 0 < e A
46 efgt0 ⊢ − A ∈ ℝ → 0 < e − A
47 24 46 syl ⊢ A ∈ ℝ → 0 < e − A
48 23 25 45 47 addgt0d ⊢ A ∈ ℝ → 0 < e A + e − A
49 ltdivmul ⊢ e A − e − A ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ e A + e − A ∈ ℝ ∧ 0 < e A + e − A → e A − e − A e A + e − A < 1 ↔ e A − e − A < e A + e − A ⋅ 1
50 26 44 28 48 49 syl112anc ⊢ A ∈ ℝ → e A − e − A e A + e − A < 1 ↔ e A − e − A < e A + e − A ⋅ 1
51 43 50 mpbird ⊢ A ∈ ℝ → e A − e − A e A + e − A < 1
52 37 51 eqbrtrd ⊢ A ∈ ℝ → tan ⁡ i ⁢ A i < 1