Metamath Proof Explorer


Theorem angmndaddov1

Description: Value of the addition operation in the angle addition monoid, in case the first angle is neither zero nor flat. (Contributed by Thierry Arnoux, 23-Aug-2026)

Ref Expression
Hypotheses angmndadd.p P = Base G
angmndadd.a A = d P 0 ..^ 3 | d 0 d 1 d 1 d 2
angmndadd.i I = Itv G
angmndadd.d - ˙ = dist G
angmndadd.c ˙ = 𝒢 G
angmndadd.l L = Line 𝒢 G
angmndadd.g φ G 𝒢 Tarski
angmndaddov.u φ U P
angmndaddov.v φ V P
angmndaddov.w φ W P
angmndaddov.x φ X P
angmndaddov.y φ Y P
angmndaddov.z φ Z P
angmndaddeu.1 φ U V
angmndaddeu.2 φ V W
angmndaddeu.3 φ X Y
angmndaddeu.4 φ Y Z
angmndaddov.o + ˙ = e A , f A if e 0 e 1 L e 2 ⟨“ f 0 f 1 ι s P | ⟨“ f 2 f 1 s ”⟩ ˙ e f 1 - ˙ s = e 1 - ˙ e 0 ”⟩ ⟨“ e 0 e 1 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ”⟩
angmndaddov1.x φ ¬ X Y L Z
angmndaddov1.s φ S P
angmndaddov1.1 φ ⟨“ ZYS ”⟩ ˙ ⟨“ UVW ”⟩
angmndaddov1.2 φ Y - ˙ S = V - ˙ U
angmndaddov1.3 φ Y L Z S I X
Assertion angmndaddov1 φ ⟨“ XYZ ”⟩ + ˙ ⟨“ UVW ”⟩ = ⟨“ XYS ”⟩

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 angmndadd.p P = Base G
2 angmndadd.a A = d P 0 ..^ 3 | d 0 d 1 d 1 d 2
3 angmndadd.i I = Itv G
4 angmndadd.d - ˙ = dist G
5 angmndadd.c ˙ = 𝒢 G
6 angmndadd.l L = Line 𝒢 G
7 angmndadd.g φ G 𝒢 Tarski
8 angmndaddov.u φ U P
9 angmndaddov.v φ V P
10 angmndaddov.w φ W P
11 angmndaddov.x φ X P
12 angmndaddov.y φ Y P
13 angmndaddov.z φ Z P
14 angmndaddeu.1 φ U V
15 angmndaddeu.2 φ V W
16 angmndaddeu.3 φ X Y
17 angmndaddeu.4 φ Y Z
18 angmndaddov.o + ˙ = e A , f A if e 0 e 1 L e 2 ⟨“ f 0 f 1 ι s P | ⟨“ f 2 f 1 s ”⟩ ˙ e f 1 - ˙ s = e 1 - ˙ e 0 ”⟩ ⟨“ e 0 e 1 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ”⟩
19 angmndaddov1.x φ ¬ X Y L Z
20 angmndaddov1.s φ S P
21 angmndaddov1.1 φ ⟨“ ZYS ”⟩ ˙ ⟨“ UVW ”⟩
22 angmndaddov1.2 φ Y - ˙ S = V - ˙ U
23 angmndaddov1.3 φ Y L Z S I X
24 18 a1i φ + ˙ = e A , f A if e 0 e 1 L e 2 ⟨“ f 0 f 1 ι s P | ⟨“ f 2 f 1 s ”⟩ ˙ e f 1 - ˙ s = e 1 - ˙ e 0 ”⟩ ⟨“ e 0 e 1 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ”⟩
25 simplr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e = ⟨“ XYZ ”⟩
26 25 fveq1d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 0 = ⟨“ XYZ ”⟩ 0
27 s3fv0 X P ⟨“ XYZ ”⟩ 0 = X
28 11 27 syl φ ⟨“ XYZ ”⟩ 0 = X
29 28 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ XYZ ”⟩ 0 = X
30 26 29 eqtrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 0 = X
31 19 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ¬ X Y L Z
32 25 fveq1d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 = ⟨“ XYZ ”⟩ 1
33 s3fv1 Y P ⟨“ XYZ ”⟩ 1 = Y
34 12 33 syl φ ⟨“ XYZ ”⟩ 1 = Y
35 34 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ XYZ ”⟩ 1 = Y
36 32 35 eqtrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 = Y
37 25 fveq1d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 2 = ⟨“ XYZ ”⟩ 2
38 s3fv2 Z P ⟨“ XYZ ”⟩ 2 = Z
39 13 38 syl φ ⟨“ XYZ ”⟩ 2 = Z
40 39 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ XYZ ”⟩ 2 = Z
41 37 40 eqtrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 2 = Z
42 36 41 oveq12d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 L e 2 = Y L Z
43 31 42 neleqtrrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ¬ X e 1 L e 2
44 30 43 eqneltrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ¬ e 0 e 1 L e 2
45 44 iffalsed φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ if e 0 e 1 L e 2 ⟨“ f 0 f 1 ι s P | ⟨“ f 2 f 1 s ”⟩ ˙ e f 1 - ˙ s = e 1 - ˙ e 0 ”⟩ ⟨“ e 0 e 1 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ”⟩ = ⟨“ e 0 e 1 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ”⟩
46 20 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ S P
47 7 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ G 𝒢 Tarski
48 8 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ U P
49 9 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ V P
50 10 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ W P
51 11 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ X P
52 12 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ Y P
53 36 52 eqeltrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 P
54 13 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ Z P
55 41 54 eqeltrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 2 P
56 14 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ U V
57 15 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ V W
58 16 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ X Y
59 58 36 neeqtrrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ X e 1
60 17 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ Y Z
61 36 60 eqnetrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 Z
62 61 41 neeqtrrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 e 2
63 1 2 3 4 5 6 47 48 49 50 51 53 55 56 57 59 62 43 angmndaddov1lem φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ∃! s P ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ e 1 - ˙ s = V - ˙ U e 1 L e 2 s I X
64 simpr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩
65 64 breq2d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ ⟨“ UVW ”⟩
66 64 fveq1d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ f 1 = ⟨“ UVW ”⟩ 1
67 s3fv1 V P ⟨“ UVW ”⟩ 1 = V
68 9 67 syl φ ⟨“ UVW ”⟩ 1 = V
69 68 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ UVW ”⟩ 1 = V
70 66 69 eqtrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ f 1 = V
71 64 fveq1d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ f 0 = ⟨“ UVW ”⟩ 0
72 s3fv0 U P ⟨“ UVW ”⟩ 0 = U
73 8 72 syl φ ⟨“ UVW ”⟩ 0 = U
74 73 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ UVW ”⟩ 0 = U
75 71 74 eqtrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ f 0 = U
76 70 75 oveq12d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ f 1 - ˙ f 0 = V - ˙ U
77 76 eqeq2d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 - ˙ s = V - ˙ U
78 30 oveq2d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ s I e 0 = s I X
79 78 ineq2d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 L e 2 s I e 0 = e 1 L e 2 s I X
80 79 neeq1d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 L e 2 s I e 0 e 1 L e 2 s I X
81 65 77 80 3anbi123d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ e 1 - ˙ s = V - ˙ U e 1 L e 2 s I X
82 81 reubidv φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ∃! s P ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ∃! s P ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ ⟨“ UVW ”⟩ e 1 - ˙ s = V - ˙ U e 1 L e 2 s I X
83 63 82 mpbird φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ∃! s P ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0
84 21 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ ZYS ”⟩ ˙ ⟨“ UVW ”⟩
85 eqidd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ S = S
86 41 36 85 s3eqd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ e 2 e 1 S ”⟩ = ⟨“ ZYS ”⟩
87 84 86 64 3brtr4d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ e 2 e 1 S ”⟩ ˙ f
88 22 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ Y - ˙ S = V - ˙ U
89 36 oveq1d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 - ˙ S = Y - ˙ S
90 88 89 76 3eqtr4d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 - ˙ S = f 1 - ˙ f 0
91 30 oveq2d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ S I e 0 = S I X
92 42 91 ineq12d φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 L e 2 S I e 0 = Y L Z S I X
93 23 ad2antrr φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ Y L Z S I X
94 92 93 eqnetrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ e 1 L e 2 S I e 0
95 eqidd s = S e 2 = e 2
96 eqidd s = S e 1 = e 1
97 id s = S s = S
98 95 96 97 s3eqd s = S ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ = ⟨“ e 2 e 1 S ”⟩
99 98 breq1d s = S ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f ⟨“ e 2 e 1 S ”⟩ ˙ f
100 oveq2 s = S e 1 - ˙ s = e 1 - ˙ S
101 100 eqeq1d s = S e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 - ˙ S = f 1 - ˙ f 0
102 oveq1 s = S s I e 0 = S I e 0
103 102 ineq2d s = S e 1 L e 2 s I e 0 = e 1 L e 2 S I e 0
104 103 neeq1d s = S e 1 L e 2 s I e 0 e 1 L e 2 S I e 0
105 99 101 104 3anbi123d s = S ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ⟨“ e 2 e 1 S ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ S = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 S I e 0
106 105 riota2 S P ∃! s P ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ⟨“ e 2 e 1 S ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ S = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 S I e 0 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 = S
107 106 biimpa S P ∃! s P ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ⟨“ e 2 e 1 S ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ S = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 S I e 0 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 = S
108 46 83 87 90 94 107 syl23anc φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 = S
109 30 36 108 s3eqd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ ⟨“ e 0 e 1 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ”⟩ = ⟨“ XYS ”⟩
110 45 109 eqtrd φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ if e 0 e 1 L e 2 ⟨“ f 0 f 1 ι s P | ⟨“ f 2 f 1 s ”⟩ ˙ e f 1 - ˙ s = e 1 - ˙ e 0 ”⟩ ⟨“ e 0 e 1 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ”⟩ = ⟨“ XYS ”⟩
111 110 anasss φ e = ⟨“ XYZ ”⟩ f = ⟨“ UVW ”⟩ if e 0 e 1 L e 2 ⟨“ f 0 f 1 ι s P | ⟨“ f 2 f 1 s ”⟩ ˙ e f 1 - ˙ s = e 1 - ˙ e 0 ”⟩ ⟨“ e 0 e 1 ι s P | ⟨“ e 2 e 1 s ”⟩ ˙ f e 1 - ˙ s = f 1 - ˙ f 0 e 1 L e 2 s I e 0 ”⟩ = ⟨“ XYS ”⟩
112 1 fvexi P V
113 112 a1i φ P V
114 2 113 11 12 13 16 17 elcgrabasrd φ ⟨“ XYZ ”⟩ A
115 2 113 8 9 10 14 15 elcgrabasrd φ ⟨“ UVW ”⟩ A
116 22 eqcomd φ V - ˙ U = Y - ˙ S
117 14 necomd φ V U
118 1 4 3 7 9 8 12 20 116 117 tgcgrneq φ Y S
119 2 113 11 12 20 16 118 elcgrabasrd φ ⟨“ XYS ”⟩ A
120 24 111 114 115 119 ovmpod φ ⟨“ XYZ ”⟩ + ˙ ⟨“ UVW ”⟩ = ⟨“ XYS ”⟩