This is an inofficial mirror of http://metamath.tirix.org for personal testing of a visualizer extension only.
Description: A complex number can be expressed in terms of two reals. Definition 10-1.1(v) of Gleason p. 130. Axiom 17 of 22 for real and complex numbers, derived from ZF set theory. This construction-dependent theorem should not be referenced directly; instead, use ax-cnre . (Contributed by NM, 13-May-1996) (New usage is discouraged.)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Assertion | axcnre | ⊢ ( 𝐴 ∈ ℂ → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∃ 𝑦 ∈ ℝ 𝐴 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | df-c | ⊢ ℂ = ( R × R ) | |
| 2 | eqeq1 | ⊢ ( 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = 𝐴 → ( 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ↔ 𝐴 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) ) | |
| 3 | 2 | 2rexbidv | ⊢ ( 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = 𝐴 → ( ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∃ 𝑦 ∈ ℝ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ↔ ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∃ 𝑦 ∈ ℝ 𝐴 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) ) |
| 4 | opelreal | ⊢ ( 〈 𝑧 , 0R 〉 ∈ ℝ ↔ 𝑧 ∈ R ) | |
| 5 | opelreal | ⊢ ( 〈 𝑤 , 0R 〉 ∈ ℝ ↔ 𝑤 ∈ R ) | |
| 6 | 4 5 | anbi12i | ⊢ ( ( 〈 𝑧 , 0R 〉 ∈ ℝ ∧ 〈 𝑤 , 0R 〉 ∈ ℝ ) ↔ ( 𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) ) |
| 7 | 6 | biimpri | ⊢ ( ( 𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) → ( 〈 𝑧 , 0R 〉 ∈ ℝ ∧ 〈 𝑤 , 0R 〉 ∈ ℝ ) ) |
| 8 | df-i | ⊢ i = 〈 0R , 1R 〉 | |
| 9 | 8 | oveq1i | ⊢ ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) = ( 〈 0R , 1R 〉 · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) |
| 10 | 0r | ⊢ 0R ∈ R | |
| 11 | 1sr | ⊢ 1R ∈ R | |
| 12 | mulcnsr | ⊢ ( ( ( 0R ∈ R ∧ 1R ∈ R ) ∧ ( 𝑤 ∈ R ∧ 0R ∈ R ) ) → ( 〈 0R , 1R 〉 · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) = 〈 ( ( 0R ·R 𝑤 ) +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) , ( ( 1R ·R 𝑤 ) +R ( 0R ·R 0R ) ) 〉 ) | |
| 13 | 10 11 12 | mpanl12 | ⊢ ( ( 𝑤 ∈ R ∧ 0R ∈ R ) → ( 〈 0R , 1R 〉 · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) = 〈 ( ( 0R ·R 𝑤 ) +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) , ( ( 1R ·R 𝑤 ) +R ( 0R ·R 0R ) ) 〉 ) |
| 14 | 10 13 | mpan2 | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 〈 0R , 1R 〉 · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) = 〈 ( ( 0R ·R 𝑤 ) +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) , ( ( 1R ·R 𝑤 ) +R ( 0R ·R 0R ) ) 〉 ) |
| 15 | mulcomsr | ⊢ ( 0R ·R 𝑤 ) = ( 𝑤 ·R 0R ) | |
| 16 | 00sr | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 𝑤 ·R 0R ) = 0R ) | |
| 17 | 15 16 | eqtrid | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 0R ·R 𝑤 ) = 0R ) |
| 18 | 17 | oveq1d | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( ( 0R ·R 𝑤 ) +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) = ( 0R +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) ) |
| 19 | 00sr | ⊢ ( 1R ∈ R → ( 1R ·R 0R ) = 0R ) | |
| 20 | 11 19 | ax-mp | ⊢ ( 1R ·R 0R ) = 0R |
| 21 | 20 | oveq2i | ⊢ ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) = ( -1R ·R 0R ) |
| 22 | m1r | ⊢ -1R ∈ R | |
| 23 | 00sr | ⊢ ( -1R ∈ R → ( -1R ·R 0R ) = 0R ) | |
| 24 | 22 23 | ax-mp | ⊢ ( -1R ·R 0R ) = 0R |
| 25 | 21 24 | eqtri | ⊢ ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) = 0R |
| 26 | 25 | oveq2i | ⊢ ( 0R +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) = ( 0R +R 0R ) |
| 27 | 0idsr | ⊢ ( 0R ∈ R → ( 0R +R 0R ) = 0R ) | |
| 28 | 10 27 | ax-mp | ⊢ ( 0R +R 0R ) = 0R |
| 29 | 26 28 | eqtri | ⊢ ( 0R +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) = 0R |
| 30 | 18 29 | eqtrdi | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( ( 0R ·R 𝑤 ) +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) = 0R ) |
| 31 | mulcomsr | ⊢ ( 1R ·R 𝑤 ) = ( 𝑤 ·R 1R ) | |
| 32 | 1idsr | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 𝑤 ·R 1R ) = 𝑤 ) | |
| 33 | 31 32 | eqtrid | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 1R ·R 𝑤 ) = 𝑤 ) |
| 34 | 33 | oveq1d | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( ( 1R ·R 𝑤 ) +R ( 0R ·R 0R ) ) = ( 𝑤 +R ( 0R ·R 0R ) ) ) |
| 35 | 00sr | ⊢ ( 0R ∈ R → ( 0R ·R 0R ) = 0R ) | |
| 36 | 10 35 | ax-mp | ⊢ ( 0R ·R 0R ) = 0R |
| 37 | 36 | oveq2i | ⊢ ( 𝑤 +R ( 0R ·R 0R ) ) = ( 𝑤 +R 0R ) |
| 38 | 0idsr | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 𝑤 +R 0R ) = 𝑤 ) | |
| 39 | 37 38 | eqtrid | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 𝑤 +R ( 0R ·R 0R ) ) = 𝑤 ) |
| 40 | 34 39 | eqtrd | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( ( 1R ·R 𝑤 ) +R ( 0R ·R 0R ) ) = 𝑤 ) |
| 41 | 30 40 | opeq12d | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → 〈 ( ( 0R ·R 𝑤 ) +R ( -1R ·R ( 1R ·R 0R ) ) ) , ( ( 1R ·R 𝑤 ) +R ( 0R ·R 0R ) ) 〉 = 〈 0R , 𝑤 〉 ) |
| 42 | 14 41 | eqtrd | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 〈 0R , 1R 〉 · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) = 〈 0R , 𝑤 〉 ) |
| 43 | 9 42 | eqtrid | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) = 〈 0R , 𝑤 〉 ) |
| 44 | 43 | oveq2d | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + 〈 0R , 𝑤 〉 ) ) |
| 45 | 44 | adantl | ⊢ ( ( 𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) → ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + 〈 0R , 𝑤 〉 ) ) |
| 46 | addcnsr | ⊢ ( ( ( 𝑧 ∈ R ∧ 0R ∈ R ) ∧ ( 0R ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) ) → ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + 〈 0R , 𝑤 〉 ) = 〈 ( 𝑧 +R 0R ) , ( 0R +R 𝑤 ) 〉 ) | |
| 47 | 10 46 | mpanl2 | ⊢ ( ( 𝑧 ∈ R ∧ ( 0R ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) ) → ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + 〈 0R , 𝑤 〉 ) = 〈 ( 𝑧 +R 0R ) , ( 0R +R 𝑤 ) 〉 ) |
| 48 | 10 47 | mpanr1 | ⊢ ( ( 𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) → ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + 〈 0R , 𝑤 〉 ) = 〈 ( 𝑧 +R 0R ) , ( 0R +R 𝑤 ) 〉 ) |
| 49 | 0idsr | ⊢ ( 𝑧 ∈ R → ( 𝑧 +R 0R ) = 𝑧 ) | |
| 50 | addcomsr | ⊢ ( 0R +R 𝑤 ) = ( 𝑤 +R 0R ) | |
| 51 | 50 38 | eqtrid | ⊢ ( 𝑤 ∈ R → ( 0R +R 𝑤 ) = 𝑤 ) |
| 52 | opeq12 | ⊢ ( ( ( 𝑧 +R 0R ) = 𝑧 ∧ ( 0R +R 𝑤 ) = 𝑤 ) → 〈 ( 𝑧 +R 0R ) , ( 0R +R 𝑤 ) 〉 = 〈 𝑧 , 𝑤 〉 ) | |
| 53 | 49 51 52 | syl2an | ⊢ ( ( 𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) → 〈 ( 𝑧 +R 0R ) , ( 0R +R 𝑤 ) 〉 = 〈 𝑧 , 𝑤 〉 ) |
| 54 | 45 48 53 | 3eqtrrd | ⊢ ( ( 𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) → 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) ) |
| 55 | opex | ⊢ 〈 𝑧 , 0R 〉 ∈ V | |
| 56 | opex | ⊢ 〈 𝑤 , 0R 〉 ∈ V | |
| 57 | eleq1 | ⊢ ( 𝑥 = 〈 𝑧 , 0R 〉 → ( 𝑥 ∈ ℝ ↔ 〈 𝑧 , 0R 〉 ∈ ℝ ) ) | |
| 58 | eleq1 | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝑤 , 0R 〉 → ( 𝑦 ∈ ℝ ↔ 〈 𝑤 , 0R 〉 ∈ ℝ ) ) | |
| 59 | 57 58 | bi2anan9 | ⊢ ( ( 𝑥 = 〈 𝑧 , 0R 〉 ∧ 𝑦 = 〈 𝑤 , 0R 〉 ) → ( ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ) ↔ ( 〈 𝑧 , 0R 〉 ∈ ℝ ∧ 〈 𝑤 , 0R 〉 ∈ ℝ ) ) ) |
| 60 | oveq1 | ⊢ ( 𝑥 = 〈 𝑧 , 0R 〉 → ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 𝑦 ) ) ) | |
| 61 | oveq2 | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝑤 , 0R 〉 → ( i · 𝑦 ) = ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) | |
| 62 | 61 | oveq2d | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝑤 , 0R 〉 → ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 𝑦 ) ) = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) ) |
| 63 | 60 62 | sylan9eq | ⊢ ( ( 𝑥 = 〈 𝑧 , 0R 〉 ∧ 𝑦 = 〈 𝑤 , 0R 〉 ) → ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) ) |
| 64 | 63 | eqeq2d | ⊢ ( ( 𝑥 = 〈 𝑧 , 0R 〉 ∧ 𝑦 = 〈 𝑤 , 0R 〉 ) → ( 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ↔ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) ) ) |
| 65 | 59 64 | anbi12d | ⊢ ( ( 𝑥 = 〈 𝑧 , 0R 〉 ∧ 𝑦 = 〈 𝑤 , 0R 〉 ) → ( ( ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ) ∧ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) ↔ ( ( 〈 𝑧 , 0R 〉 ∈ ℝ ∧ 〈 𝑤 , 0R 〉 ∈ ℝ ) ∧ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) ) ) ) |
| 66 | 55 56 65 | spc2ev | ⊢ ( ( ( 〈 𝑧 , 0R 〉 ∈ ℝ ∧ 〈 𝑤 , 0R 〉 ∈ ℝ ) ∧ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 〈 𝑧 , 0R 〉 + ( i · 〈 𝑤 , 0R 〉 ) ) ) → ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 ( ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ) ∧ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) ) |
| 67 | 7 54 66 | syl2anc | ⊢ ( ( 𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) → ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 ( ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ) ∧ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) ) |
| 68 | r2ex | ⊢ ( ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∃ 𝑦 ∈ ℝ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ↔ ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 ( ( 𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ ) ∧ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) ) | |
| 69 | 67 68 | sylibr | ⊢ ( ( 𝑧 ∈ R ∧ 𝑤 ∈ R ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∃ 𝑦 ∈ ℝ 〈 𝑧 , 𝑤 〉 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) |
| 70 | 1 3 69 | optocl | ⊢ ( 𝐴 ∈ ℂ → ∃ 𝑥 ∈ ℝ ∃ 𝑦 ∈ ℝ 𝐴 = ( 𝑥 + ( i · 𝑦 ) ) ) |