Theorem recexap 7368

Description: Existence of reciprocal of nonzero complex number. (Contributed by Jim Kingdon, 20-Feb-2020.)

Assertion

Ref	Expression
recexap	⊢ ((A ∈ ℂ ∧ A # 0) → ∃x ∈ ℂ (A · x) = 1)

Distinct variable group:   x,A

Proof of Theorem recexap

Dummy variables y 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cnre 6773	. . 3 ⊢ (A ∈ ℂ → ∃𝑎 ∈ ℝ ∃𝑏 ∈ ℝ A = (𝑎 + (i · 𝑏)))
2		recexaplem2 7367	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ ∧ (𝑎 + (i · 𝑏)) # 0) → ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) # 0)
3	2	3expia 1105	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) # 0 → ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) # 0))
4		remulcl 6759	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (𝑎 · 𝑎) ∈ ℝ)
5	4	anidms 377	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑎 ∈ ℝ → (𝑎 · 𝑎) ∈ ℝ)
6		remulcl 6759	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑏 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (𝑏 · 𝑏) ∈ ℝ)
7	6	anidms 377	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑏 ∈ ℝ → (𝑏 · 𝑏) ∈ ℝ)
8		readdcl 6757	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑎 · 𝑎) ∈ ℝ ∧ (𝑏 · 𝑏) ∈ ℝ) → ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) ∈ ℝ)
9	5, 7, 8	syl2an 273	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) ∈ ℝ)
10		0re 6777	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 ∈ ℝ
11		apreap 7323	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) # 0 ↔ ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) #ℝ 0))
12	9, 10, 11	sylancl 392	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) # 0 ↔ ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) #ℝ 0))
13		recexre 7314	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) ∈ ℝ ∧ ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) #ℝ 0) → ∃y ∈ ℝ (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1)
14	9, 13	sylan 267	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) #ℝ 0) → ∃y ∈ ℝ (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1)
15		recn 6764	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑎 ∈ ℝ → 𝑎 ∈ ℂ)
16		recn 6764	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑏 ∈ ℝ → 𝑏 ∈ ℂ)
17		recn 6764	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (y ∈ ℝ → y ∈ ℂ)
18		ax-icn 6730	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ i ∈ ℂ
19		mulcl 6758	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((i ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → (i · 𝑏) ∈ ℂ)
20	18, 19	mpan 400	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑏 ∈ ℂ → (i · 𝑏) ∈ ℂ)
21		subcl 6959	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ (i · 𝑏) ∈ ℂ) → (𝑎 − (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
22	20, 21	sylan2 270	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → (𝑎 − (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
23		mulcl 6758	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑎 − (i · 𝑏)) ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ) → ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y) ∈ ℂ)
24	22, 23	sylan 267	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) → ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y) ∈ ℂ)
25	24	adantr 261	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) ∧ (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1) → ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y) ∈ ℂ)
26		addcl 6756	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ (i · 𝑏) ∈ ℂ) → (𝑎 + (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
27	20, 26	sylan2 270	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → (𝑎 + (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
28	27	adantr 261	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) → (𝑎 + (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
29	22	adantr 261	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) → (𝑎 − (i · 𝑏)) ∈ ℂ)
30		simpr 103	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) → y ∈ ℂ)
31	28, 29, 30	mulassd 6800	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) → (((𝑎 + (i · 𝑏)) · (𝑎 − (i · 𝑏))) · y) = ((𝑎 + (i · 𝑏)) · ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y)))
32		recextlem1 7366	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) · (𝑎 − (i · 𝑏))) = ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)))
33	32	adantr 261	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) · (𝑎 − (i · 𝑏))) = ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)))
34	33	oveq1d 5467	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) → (((𝑎 + (i · 𝑏)) · (𝑎 − (i · 𝑏))) · y) = (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y))
35	31, 34	eqtr3d 2071	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) · ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y)) = (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y))
36		id 19	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1 → (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1)
37	35, 36	sylan9eq 2089	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) ∧ (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) · ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y)) = 1)
38		oveq2 5460	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (x = ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = ((𝑎 + (i · 𝑏)) · ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y)))
39	38	eqeq1d 2045	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (x = ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y) → (((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1 ↔ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y)) = 1))
40	39	rspcev 2650	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑎 − (i · 𝑏)) · y) ∈ ℂ ∧ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · ((𝑎 − (i · 𝑏)) · y)) = 1) → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1)
41	25, 37, 40	syl2anc 391	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) ∧ y ∈ ℂ) ∧ (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1) → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1)
42	41	exp31 346	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → (y ∈ ℂ → ((((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1)))
43	17, 42	syl5 28	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → (y ∈ ℝ → ((((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1)))
44	43	rexlimdv 2426	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑎 ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → (∃y ∈ ℝ (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
45	15, 16, 44	syl2an 273	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (∃y ∈ ℝ (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
46	45	adantr 261	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) #ℝ 0) → (∃y ∈ ℝ (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) · y) = 1 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
47	14, 46	mpd 13	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ ((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) #ℝ 0) → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1)
48	47	ex 108	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) #ℝ 0 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
49	12, 48	sylbid 139	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (((𝑎 · 𝑎) + (𝑏 · 𝑏)) # 0 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
50	3, 49	syld 40	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) # 0 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
51	50	adantr 261	. . . . . 6 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ A = (𝑎 + (i · 𝑏))) → ((𝑎 + (i · 𝑏)) # 0 → ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
52		breq1 3757	. . . . . . 7 ⊢ (A = (𝑎 + (i · 𝑏)) → (A # 0 ↔ (𝑎 + (i · 𝑏)) # 0))
53	52	adantl 262	. . . . . 6 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ A = (𝑎 + (i · 𝑏))) → (A # 0 ↔ (𝑎 + (i · 𝑏)) # 0))
54		oveq1 5459	. . . . . . . . 9 ⊢ (A = (𝑎 + (i · 𝑏)) → (A · x) = ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x))
55	54	eqeq1d 2045	. . . . . . . 8 ⊢ (A = (𝑎 + (i · 𝑏)) → ((A · x) = 1 ↔ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
56	55	rexbidv 2321	. . . . . . 7 ⊢ (A = (𝑎 + (i · 𝑏)) → (∃x ∈ ℂ (A · x) = 1 ↔ ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
57	56	adantl 262	. . . . . 6 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ A = (𝑎 + (i · 𝑏))) → (∃x ∈ ℂ (A · x) = 1 ↔ ∃x ∈ ℂ ((𝑎 + (i · 𝑏)) · x) = 1))
58	51, 53, 57	3imtr4d 192	. . . . 5 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ A = (𝑎 + (i · 𝑏))) → (A # 0 → ∃x ∈ ℂ (A · x) = 1))
59	58	ex 108	. . . 4 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (A = (𝑎 + (i · 𝑏)) → (A # 0 → ∃x ∈ ℂ (A · x) = 1)))
60	59	rexlimivv 2432	. . 3 ⊢ (∃𝑎 ∈ ℝ ∃𝑏 ∈ ℝ A = (𝑎 + (i · 𝑏)) → (A # 0 → ∃x ∈ ℂ (A · x) = 1))
61	1, 60	syl 14	. 2 ⊢ (A ∈ ℂ → (A # 0 → ∃x ∈ ℂ (A · x) = 1))
62	61	imp 115	1 ⊢ ((A ∈ ℂ ∧ A # 0) → ∃x ∈ ℂ (A · x) = 1)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 97   ↔ wb 98   = wceq 1242   ∈ wcel 1390  ∃wrex 2301   class class class wbr 3754  (class class class)co 5452  ℂcc 6661  ℝcr 6662  0cc0 6663  1c1 6664  ici 6665   + caddc 6666   · cmul 6668   − cmin 6931   #_ℝ creap 7310   # cap 7317

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 99  ax-ia2 100  ax-ia3 101  ax-in1 544  ax-in2 545  ax-io 629  ax-5 1333  ax-7 1334  ax-gen 1335  ax-ie1 1379  ax-ie2 1380  ax-8 1392  ax-10 1393  ax-11 1394  ax-i12 1395  ax-bnd 1396  ax-4 1397  ax-13 1401  ax-14 1402  ax-17 1416  ax-i9 1420  ax-ial 1424  ax-i5r 1425  ax-ext 2019  ax-coll 3862  ax-sep 3865  ax-nul 3873  ax-pow 3917  ax-pr 3934  ax-un 4135  ax-setind 4219  ax-iinf 4253  ax-cnex 6726  ax-resscn 6727  ax-1cn 6728  ax-1re 6729  ax-icn 6730  ax-addcl 6731  ax-addrcl 6732  ax-mulcl 6733  ax-mulrcl 6734  ax-addcom 6735  ax-mulcom 6736  ax-addass 6737  ax-mulass 6738  ax-distr 6739  ax-i2m1 6740  ax-1rid 6742  ax-0id 6743  ax-rnegex 6744  ax-precex 6745  ax-cnre 6746  ax-pre-ltirr 6747  ax-pre-ltwlin 6748  ax-pre-lttrn 6749  ax-pre-apti 6750  ax-pre-ltadd 6751  ax-pre-mulgt0 6752  ax-pre-mulext 6753

This theorem depends on definitions:  df-bi 110  df-dc 742  df-3or 885  df-3an 886  df-tru 1245  df-fal 1248  df-nf 1347  df-sb 1643  df-eu 1900  df-mo 1901  df-clab 2024  df-cleq 2030  df-clel 2033  df-nfc 2164  df-ne 2203  df-nel 2204  df-ral 2305  df-rex 2306  df-reu 2307  df-rab 2309  df-v 2553  df-sbc 2759  df-csb 2847  df-dif 2914  df-un 2916  df-in 2918  df-ss 2925  df-nul 3219  df-pw 3352  df-sn 3372  df-pr 3373  df-op 3375  df-uni 3571  df-int 3606  df-iun 3649  df-br 3755  df-opab 3809  df-mpt 3810  df-tr 3845  df-eprel 4016  df-id 4020  df-po 4023  df-iso 4024  df-iord 4068  df-on 4070  df-suc 4073  df-iom 4256  df-xp 4293  df-rel 4294  df-cnv 4295  df-co 4296  df-dm 4297  df-rn 4298  df-res 4299  df-ima 4300  df-iota 4809  df-fun 4846  df-fn 4847  df-f 4848  df-f1 4849  df-fo 4850  df-f1o 4851  df-fv 4852  df-riota 5409  df-ov 5455  df-oprab 5456  df-mpt2 5457  df-1st 5706  df-2nd 5707  df-recs 5858  df-irdg 5894  df-1o 5933  df-2o 5934  df-oadd 5937  df-omul 5938  df-er 6035  df-ec 6037  df-qs 6041  df-ni 6281  df-pli 6282  df-mi 6283  df-lti 6284  df-plpq 6321  df-mpq 6322  df-enq 6324  df-nqqs 6325  df-plqqs 6326  df-mqqs 6327  df-1nqqs 6328  df-rq 6329  df-ltnqqs 6330  df-enq0 6399  df-nq0 6400  df-0nq0 6401  df-plq0 6402  df-mq0 6403  df-inp 6441  df-i1p 6442  df-iplp 6443  df-iltp 6445  df-enr 6606  df-nr 6607  df-ltr 6610  df-0r 6611  df-1r 6612  df-0 6670  df-1 6671  df-r 6673  df-lt 6676  df-pnf 6811  df-mnf 6812  df-xr 6813  df-ltxr 6814  df-le 6815  df-sub 6933  df-neg 6934  df-reap 7311  df-ap 7318

This theorem is referenced by:  mulap0  7369  mulcanapd  7376  receuap  7384