Metamath Proof Explorer


Theorem cos0pilt1

Description: Cosine is between minus one and one on the open interval between zero and _pi . (Contributed by Jim Kingdon, 7-May-2024)

Ref Expression
Assertion cos0pilt1 ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( - 1 (,) 1 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elioore โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
2 1 recoscld โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
3 cospi โŠข ( cos โ€˜ ฯ€ ) = - 1
4 ioossicc โŠข ( 0 (,) ฯ€ ) โŠ† ( 0 [,] ฯ€ )
5 4 sseli โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( 0 [,] ฯ€ ) )
6 0xr โŠข 0 โˆˆ โ„*
7 pire โŠข ฯ€ โˆˆ โ„
8 7 rexri โŠข ฯ€ โˆˆ โ„*
9 0re โŠข 0 โˆˆ โ„
10 pipos โŠข 0 < ฯ€
11 9 7 10 ltleii โŠข 0 โ‰ค ฯ€
12 ubicc2 โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„* โˆง ฯ€ โˆˆ โ„* โˆง 0 โ‰ค ฯ€ ) โ†’ ฯ€ โˆˆ ( 0 [,] ฯ€ ) )
13 6 8 11 12 mp3an โŠข ฯ€ โˆˆ ( 0 [,] ฯ€ )
14 13 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ฯ€ โˆˆ ( 0 [,] ฯ€ ) )
15 eliooord โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ( 0 < ๐ด โˆง ๐ด < ฯ€ ) )
16 15 simprd โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ๐ด < ฯ€ )
17 5 14 16 cosordlem โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ( cos โ€˜ ฯ€ ) < ( cos โ€˜ ๐ด ) )
18 3 17 eqbrtrrid โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ - 1 < ( cos โ€˜ ๐ด ) )
19 2re โŠข 2 โˆˆ โ„
20 19 7 remulcli โŠข ( 2 ยท ฯ€ ) โˆˆ โ„
21 20 rexri โŠข ( 2 ยท ฯ€ ) โˆˆ โ„*
22 1le2 โŠข 1 โ‰ค 2
23 lemulge12 โŠข ( ( ( ฯ€ โˆˆ โ„ โˆง 2 โˆˆ โ„ ) โˆง ( 0 โ‰ค ฯ€ โˆง 1 โ‰ค 2 ) ) โ†’ ฯ€ โ‰ค ( 2 ยท ฯ€ ) )
24 7 19 11 22 23 mp4an โŠข ฯ€ โ‰ค ( 2 ยท ฯ€ )
25 iooss2 โŠข ( ( ( 2 ยท ฯ€ ) โˆˆ โ„* โˆง ฯ€ โ‰ค ( 2 ยท ฯ€ ) ) โ†’ ( 0 (,) ฯ€ ) โŠ† ( 0 (,) ( 2 ยท ฯ€ ) ) )
26 21 24 25 mp2an โŠข ( 0 (,) ฯ€ ) โŠ† ( 0 (,) ( 2 ยท ฯ€ ) )
27 26 sseli โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ( 2 ยท ฯ€ ) ) )
28 cos02pilt1 โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ( 2 ยท ฯ€ ) ) โ†’ ( cos โ€˜ ๐ด ) < 1 )
29 27 28 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ( cos โ€˜ ๐ด ) < 1 )
30 neg1rr โŠข - 1 โˆˆ โ„
31 30 rexri โŠข - 1 โˆˆ โ„*
32 1re โŠข 1 โˆˆ โ„
33 32 rexri โŠข 1 โˆˆ โ„*
34 elioo2 โŠข ( ( - 1 โˆˆ โ„* โˆง 1 โˆˆ โ„* ) โ†’ ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( - 1 (,) 1 ) โ†” ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง - 1 < ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆง ( cos โ€˜ ๐ด ) < 1 ) ) )
35 31 33 34 mp2an โŠข ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( - 1 (,) 1 ) โ†” ( ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง - 1 < ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆง ( cos โ€˜ ๐ด ) < 1 ) )
36 2 18 29 35 syl3anbrc โŠข ( ๐ด โˆˆ ( 0 (,) ฯ€ ) โ†’ ( cos โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( - 1 (,) 1 ) )