Metamath Proof Explorer


Theorem cjcj

Description: The conjugate of the conjugate is the original complex number. Proposition 10-3.4(e) of Gleason p. 133. (Contributed by NM, 29-Jul-1999) (Proof shortened by Mario Carneiro, 14-Jul-2014)

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

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cjcl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
2 recj โŠข ( ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) )
3 1 2 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) )
4 recj โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) = ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) )
5 3 4 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) )
6 imcj โŠข ( ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) = - ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) )
7 1 6 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) = - ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) )
8 imcj โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) = - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) )
9 8 negeqd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ - ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) = - - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) )
10 imcl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
11 10 recnd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
12 11 negnegd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ - - ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) = ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) )
13 9 12 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ - ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) = ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) )
14 7 13 eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) )
15 14 oveq2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) ) = ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) )
16 5 15 oveq12d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) ) ) = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
17 cjcl โŠข ( ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
18 replim โŠข ( ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) ) ) )
19 1 17 18 3syl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( โ„œ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) ) ) ) )
20 replim โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ๐ด = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
21 16 19 20 3eqtr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โˆ— โ€˜ ( โˆ— โ€˜ ๐ด ) ) = ๐ด )