Metamath Proof Explorer


Theorem angmgmaddeu2

Description: Existence of a unique point for building angle addition. Case where the second angle is a zero angle. (Contributed by Thierry Arnoux, 23-Aug-2026)

Ref Expression
Hypotheses angmgmadd.p ⊢ P = Base G
angmgmadd.a ⊢ A = d ∈ P 0 ..^ 3 | d ⁡ 0 ≠ d ⁡ 1 ∧ d ⁡ 1 ≠ d ⁡ 2
angmgmadd.i ⊢ I = Itv ⁡ G
angmgmadd.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
angmgmadd.c ⊢ ∼ ˙ = ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G
angmgmadd.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
angmgmadd.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
angmgmaddov.u ⊢ φ → U ∈ P
angmgmaddov.v ⊢ φ → V ∈ P
angmgmaddov.w ⊢ φ → W ∈ P
angmgmaddov.x ⊢ φ → X ∈ P
angmgmaddov.y ⊢ φ → Y ∈ P
angmgmaddov.z ⊢ φ → Z ∈ P
angmgmaddeu.1 ⊢ φ → U ≠ V
angmgmaddeu.2 ⊢ φ → V ≠ W
angmgmaddeu.3 ⊢ φ → X ≠ Y
angmgmaddeu.4 ⊢ φ → Y ≠ Z
angmgmaddeu2.1 ⊢ φ → ¬ X ∈ Y L Z
angmgmaddeu2.2 ⊢ φ → U hl 𝒢 ⁡ G ⁡ V W
Assertion angmgmaddeu2 ⊢ φ → ∃! s ∈ P ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 angmgmadd.p ⊢ P = Base G
2 angmgmadd.a ⊢ A = d ∈ P 0 ..^ 3 | d ⁡ 0 ≠ d ⁡ 1 ∧ d ⁡ 1 ≠ d ⁡ 2
3 angmgmadd.i ⊢ I = Itv ⁡ G
4 angmgmadd.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
5 angmgmadd.c ⊢ ∼ ˙ = ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G
6 angmgmadd.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
7 angmgmadd.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
8 angmgmaddov.u ⊢ φ → U ∈ P
9 angmgmaddov.v ⊢ φ → V ∈ P
10 angmgmaddov.w ⊢ φ → W ∈ P
11 angmgmaddov.x ⊢ φ → X ∈ P
12 angmgmaddov.y ⊢ φ → Y ∈ P
13 angmgmaddov.z ⊢ φ → Z ∈ P
14 angmgmaddeu.1 ⊢ φ → U ≠ V
15 angmgmaddeu.2 ⊢ φ → V ≠ W
16 angmgmaddeu.3 ⊢ φ → X ≠ Y
17 angmgmaddeu.4 ⊢ φ → Y ≠ Z
18 angmgmaddeu2.1 ⊢ φ → ¬ X ∈ Y L Z
19 angmgmaddeu2.2 ⊢ φ → U hl 𝒢 ⁡ G ⁡ V W
20 eqid ⊢ hl 𝒢 ⁡ G = hl 𝒢 ⁡ G
21 17 necomd ⊢ φ → Z ≠ Y
22 14 necomd ⊢ φ → V ≠ U
23 1 3 20 12 9 8 7 13 4 21 22 hlcgreu ⊢ φ → ∃! s ∈ P s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U
24 7 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → G ∈ 𝒢 Tarski
25 simpllr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → s ∈ P
26 13 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → Z ∈ P
27 12 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → Y ∈ P
28 simplr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z
29 1 3 20 25 26 27 24 28 hlcomd ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → Z hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y s
30 19 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → U hl 𝒢 ⁡ G ⁡ V W
31 9 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → V ∈ P
32 1 5 20 24 29 30 27 31 zerocgra ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩
33 simpr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → Y - ˙ s = V - ˙ U
34 17 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → Y ≠ Z
35 1 3 20 26 25 27 24 6 29 hlln ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → Z ∈ s L Y
36 8 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → U ∈ P
37 33 eqcomd ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → V - ˙ U = Y - ˙ s
38 22 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → V ≠ U
39 1 4 3 24 31 36 27 25 37 38 tgcgrneq ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → Y ≠ s
40 39 necomd ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → s ≠ Y
41 1 3 6 24 27 26 25 34 35 40 lnrot1 ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → s ∈ Y L Z
42 11 ad3antrrr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → X ∈ P
43 1 4 3 24 25 42 tgbtwntriv1 ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → s ∈ s I X
44 41 43 elind ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → s ∈ Y L Z ∩ s I X
45 44 ne0d ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → Y L Z ∩ s I X ≠ ∅
46 32 33 45 3jca ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅
47 46 anasss ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U → ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅
48 13 ad4antr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → Z ∈ P
49 simp-4r ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → s ∈ P
50 12 ad4antr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → Y ∈ P
51 7 ad4antr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → G ∈ 𝒢 Tarski
52 8 ad4antr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → U ∈ P
53 9 ad4antr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → V ∈ P
54 10 ad4antr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → W ∈ P
55 5 a1i ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → ∼ ˙ = ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G
56 simpllr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩
57 55 56 breqdi ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ UVW ”⟩
58 1 3 51 20 48 50 49 52 53 54 57 cgracom ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → ⟨“ UVW ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ ZYs ”⟩
59 19 ad4antr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → U hl 𝒢 ⁡ G ⁡ V W
60 1 3 4 51 52 53 54 48 50 49 58 20 59 cgrahl ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → Z hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y s
61 1 3 20 48 49 50 51 60 hlcomd ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z
62 simplr ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → Y - ˙ s = V - ˙ U
63 61 62 jca ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U
64 63 3anasss ⊢ φ ∧ s ∈ P ∧ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅ → s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U
65 47 64 impbida ⊢ φ ∧ s ∈ P → s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ↔ ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅
66 65 reubidva ⊢ φ → ∃! s ∈ P s hl 𝒢 ⁡ G ⁡ Y Z ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ↔ ∃! s ∈ P ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅
67 23 66 mpbid ⊢ φ → ∃! s ∈ P ⟨“ ZYs ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ ∧ Y - ˙ s = V - ˙ U ∧ Y L Z ∩ s I X ≠ ∅