Metamath Proof Explorer


Theorem sinhpcosh

Description: Prove that ( sinhA ) + ( coshA ) = ( expA ) using the conventional hyperbolic trigonometric functions. (Contributed by David A. Wheeler, 27-May-2015)

Ref Expression
Assertion sinhpcosh ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( sinh โ€˜ ๐ด ) + ( cosh โ€˜ ๐ด ) ) = ( exp โ€˜ ๐ด ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sinhval-named โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( sinh โ€˜ ๐ด ) = ( ( sin โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) / i ) )
2 sinhval โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( sin โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) / i ) = ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) )
3 1 2 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( sinh โ€˜ ๐ด ) = ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) )
4 coshval-named โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( cosh โ€˜ ๐ด ) = ( cos โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) )
5 coshval โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( cos โ€˜ ( i ยท ๐ด ) ) = ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) )
6 4 5 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( cosh โ€˜ ๐ด ) = ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) )
7 3 6 oveq12d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( sinh โ€˜ ๐ด ) + ( cosh โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) + ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) ) )
8 2cn โŠข 2 โˆˆ โ„‚
9 2ne0 โŠข 2 โ‰  0
10 efcl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
11 negcl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ - ๐ด โˆˆ โ„‚ )
12 efcl โŠข ( - ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
13 11 12 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
14 10 13 addcld โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
15 10 13 subcld โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
16 divdir โŠข ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( 2 โˆˆ โ„‚ โˆง 2 โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) ) / 2 ) = ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) + ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) ) )
17 15 16 syl3an1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( 2 โˆˆ โ„‚ โˆง 2 โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) ) / 2 ) = ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) + ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) ) )
18 14 17 syl3an2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( 2 โˆˆ โ„‚ โˆง 2 โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) ) / 2 ) = ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) + ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) ) )
19 18 3anidm12 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( 2 โˆˆ โ„‚ โˆง 2 โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) ) / 2 ) = ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) + ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) ) )
20 8 9 19 mpanr12 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) ) / 2 ) = ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) + ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) / 2 ) ) )
21 10 2timesd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( 2 ยท ( exp โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ ๐ด ) ) )
22 10 13 10 nppcand โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( exp โ€˜ ๐ด ) ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) = ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ ๐ด ) ) )
23 15 10 13 addassd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( exp โ€˜ ๐ด ) ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) = ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) ) )
24 21 22 23 3eqtr2rd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) ) = ( 2 ยท ( exp โ€˜ ๐ด ) ) )
25 24 oveq1d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( ( ( exp โ€˜ ๐ด ) โˆ’ ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) + ( ( exp โ€˜ ๐ด ) + ( exp โ€˜ - ๐ด ) ) ) / 2 ) = ( ( 2 ยท ( exp โ€˜ ๐ด ) ) / 2 ) )
26 7 20 25 3eqtr2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( sinh โ€˜ ๐ด ) + ( cosh โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( 2 ยท ( exp โ€˜ ๐ด ) ) / 2 ) )
27 8 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
28 9 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ 2 โ‰  0 )
29 10 27 28 divcan3d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( 2 ยท ( exp โ€˜ ๐ด ) ) / 2 ) = ( exp โ€˜ ๐ด ) )
30 26 29 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( sinh โ€˜ ๐ด ) + ( cosh โ€˜ ๐ด ) ) = ( exp โ€˜ ๐ด ) )