Metamath Proof Explorer


Theorem atanneg

Description: The arctangent function is odd. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Apr-2015)

Ref Expression
Assertion atanneg ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → arctan ⁡ − A = − arctan ⁡ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
2 atandm2 ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan ↔ A ∈ ℂ ∧ 1 − i ⁢ A ≠ 0 ∧ 1 + i ⁢ A ≠ 0
3 2 simp1bi ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → A ∈ ℂ
4 mulneg2 ⊢ i ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ → i ⁢ − A = − i ⁢ A
5 1 3 4 sylancr ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → i ⁢ − A = − i ⁢ A
6 5 oveq2d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 − i ⁢ − A = 1 − − i ⁢ A
7 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
8 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ → i ⁢ A ∈ ℂ
9 1 3 8 sylancr ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → i ⁢ A ∈ ℂ
10 subneg ⊢ 1 ∈ ℂ ∧ i ⁢ A ∈ ℂ → 1 − − i ⁢ A = 1 + i ⁢ A
11 7 9 10 sylancr ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 − − i ⁢ A = 1 + i ⁢ A
12 6 11 eqtrd ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 − i ⁢ − A = 1 + i ⁢ A
13 12 fveq2d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → log ⁡ 1 − i ⁢ − A = log ⁡ 1 + i ⁢ A
14 5 oveq2d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 + i ⁢ − A = 1 + − i ⁢ A
15 negsub ⊢ 1 ∈ ℂ ∧ i ⁢ A ∈ ℂ → 1 + − i ⁢ A = 1 − i ⁢ A
16 7 9 15 sylancr ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 + − i ⁢ A = 1 − i ⁢ A
17 14 16 eqtrd ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 + i ⁢ − A = 1 − i ⁢ A
18 17 fveq2d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → log ⁡ 1 + i ⁢ − A = log ⁡ 1 − i ⁢ A
19 13 18 oveq12d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → log ⁡ 1 − i ⁢ − A − log ⁡ 1 + i ⁢ − A = log ⁡ 1 + i ⁢ A − log ⁡ 1 − i ⁢ A
20 subcl ⊢ 1 ∈ ℂ ∧ i ⁢ A ∈ ℂ → 1 − i ⁢ A ∈ ℂ
21 7 9 20 sylancr ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 − i ⁢ A ∈ ℂ
22 2 simp2bi ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 − i ⁢ A ≠ 0
23 21 22 logcld ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → log ⁡ 1 − i ⁢ A ∈ ℂ
24 addcl ⊢ 1 ∈ ℂ ∧ i ⁢ A ∈ ℂ → 1 + i ⁢ A ∈ ℂ
25 7 9 24 sylancr ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 + i ⁢ A ∈ ℂ
26 2 simp3bi ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → 1 + i ⁢ A ≠ 0
27 25 26 logcld ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → log ⁡ 1 + i ⁢ A ∈ ℂ
28 23 27 negsubdi2d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → − log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A = log ⁡ 1 + i ⁢ A − log ⁡ 1 − i ⁢ A
29 19 28 eqtr4d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → log ⁡ 1 − i ⁢ − A − log ⁡ 1 + i ⁢ − A = − log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A
30 29 oveq2d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ − A − log ⁡ 1 + i ⁢ − A = i 2 ⁢ − log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A
31 halfcl ⊢ i ∈ ℂ → i 2 ∈ ℂ
32 1 31 ax-mp ⊢ i 2 ∈ ℂ
33 23 27 subcld ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A ∈ ℂ
34 mulneg2 ⊢ i 2 ∈ ℂ ∧ log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A ∈ ℂ → i 2 ⁢ − log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A = − i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A
35 32 33 34 sylancr ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → i 2 ⁢ − log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A = − i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A
36 30 35 eqtrd ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ − A − log ⁡ 1 + i ⁢ − A = − i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A
37 atandmneg ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → − A ∈ dom ⁡ arctan
38 atanval ⊢ − A ∈ dom ⁡ arctan → arctan ⁡ − A = i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ − A − log ⁡ 1 + i ⁢ − A
39 37 38 syl ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → arctan ⁡ − A = i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ − A − log ⁡ 1 + i ⁢ − A
40 atanval ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → arctan ⁡ A = i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A
41 40 negeqd ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → − arctan ⁡ A = − i 2 ⁢ log ⁡ 1 − i ⁢ A − log ⁡ 1 + i ⁢ A
42 36 39 41 3eqtr4d ⊢ A ∈ dom ⁡ arctan → arctan ⁡ − A = − arctan ⁡ A