Metamath Proof Explorer


Theorem cjreb

Description: A number is real iff it equals its complex conjugate. Proposition 10-3.4(f) of Gleason p. 133. (Contributed by NM, 2-Jul-2005) (Revised by Mario Carneiro, 14-Jul-2014)

Ref Expression
Assertion cjreb ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†” ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) = ๐ด ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 recl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
2 1 recnd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
3 ax-icn โŠข i โˆˆ โ„‚
4 imcl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
5 4 recnd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
6 mulcl โŠข ( ( i โˆˆ โ„‚ โˆง ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
7 3 5 6 sylancr โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
8 2 7 negsubd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + - ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
9 mulneg2 โŠข ( ( i โˆˆ โ„‚ โˆง ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) = - ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) )
10 3 5 9 sylancr โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) = - ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) )
11 10 oveq2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + - ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
12 remim โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
13 8 11 12 3eqtr4rd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
14 replim โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ๐ด = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
15 13 14 eqeq12d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) = ๐ด โ†” ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
16 5 negcld โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
17 mulcl โŠข ( ( i โˆˆ โ„‚ โˆง - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
18 3 16 17 sylancr โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
19 2 18 7 addcand โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†” ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) = ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
20 eqcom โŠข ( - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โ†” ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) )
21 5 eqnegd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โ†” ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) )
22 20 21 syl5bb โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โ†” ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) )
23 ine0 โŠข i โ‰  0
24 3 23 pm3.2i โŠข ( i โˆˆ โ„‚ โˆง i โ‰  0 )
25 24 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( i โˆˆ โ„‚ โˆง i โ‰  0 ) )
26 mulcan โŠข ( ( - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( i โˆˆ โ„‚ โˆง i โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) = ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โ†” - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) )
27 16 5 25 26 syl3anc โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) = ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โ†” - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) )
28 reim0b โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†” ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) )
29 22 27 28 3bitr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( i ยท - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) = ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ๐ด โˆˆ โ„ ) )
30 15 19 29 3bitrrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†” ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) = ๐ด ) )