Metamath Proof Explorer


Theorem absefi

Description: The absolute value of the exponential of an imaginary number is one. Equation 48 of Rudin p. 167. (Contributed by Jason Orendorff, 9-Feb-2007)

Ref Expression
Assertion absefi ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( abs โ€˜ ( exp โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) ) = 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 recn โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
2 efival โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) = ( ( cos โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ๐ด ) ) ) )
3 1 2 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( exp โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) = ( ( cos โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ๐ด ) ) ) )
4 3 fveq2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( abs โ€˜ ( exp โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) ) = ( abs โ€˜ ( ( cos โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
5 recoscl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
6 resincl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( sin โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
7 absreim โŠข ( ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง ( sin โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( cos โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ๐ด ) ) ) ) = ( โˆš โ€˜ ( ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) ) )
8 5 6 7 syl2anc โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( cos โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ๐ด ) ) ) ) = ( โˆš โ€˜ ( ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) ) )
9 5 resqcld โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„ )
10 9 recnd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
11 6 resqcld โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„ )
12 11 recnd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
13 10 12 addcomd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) = ( ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) )
14 sincossq โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) = 1 )
15 1 14 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) = 1 )
16 13 15 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) = 1 )
17 16 fveq2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( โˆš โ€˜ ( ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) ) = ( โˆš โ€˜ 1 ) )
18 sqrt1 โŠข ( โˆš โ€˜ 1 ) = 1
19 17 18 eqtrdi โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( โˆš โ€˜ ( ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) + ( ( sin โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) ) ) = 1 )
20 8 19 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( cos โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ๐ด ) ) ) ) = 1 )
21 4 20 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( abs โ€˜ ( exp โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) ) = 1 )