Metamath Proof Explorer


Theorem efeul

Description: Eulerian representation of the complex exponential. (Suggested by Jeff Hankins, 3-Jul-2006.) (Contributed by NM, 4-Jul-2006)

Ref Expression
Assertion efeul ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ ๐ด ) = ( ( exp โ€˜ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ( cos โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 replim โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ๐ด = ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
2 1 fveq2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ ๐ด ) = ( exp โ€˜ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
3 recl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
4 3 recnd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
5 ax-icn โŠข i โˆˆ โ„‚
6 imcl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
7 6 recnd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
8 mulcl โŠข ( ( i โˆˆ โ„‚ โˆง ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
9 5 7 8 sylancr โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
10 efadd โŠข ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( exp โ€˜ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) = ( ( exp โ€˜ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( exp โ€˜ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
11 4 9 10 syl2anc โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) + ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) = ( ( exp โ€˜ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( exp โ€˜ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
12 efival โŠข ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( cos โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
13 7 12 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( cos โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
14 13 oveq2d โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( exp โ€˜ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( exp โ€˜ ( i ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) = ( ( exp โ€˜ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ( cos โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) ) )
15 2 11 14 3eqtrd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( exp โ€˜ ๐ด ) = ( ( exp โ€˜ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ( cos โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) + ( i ยท ( sin โ€˜ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) ) )