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Theorem axtgsegcon

Description: Axiom of segment construction, Axiom A4 of Schwabhauser p. 11. As discussed in Axiom 4 of Tarski1999 p. 178, "The intuitive content [is that] given any line segment A B , one can construct a line segment congruent to it, starting at any point Y and going in the direction of any ray containing Y . The ray is determined by the point Y and a second point X , the endpoint of the ray. The other endpoint of the line segment to be constructed is just the point z whose existence is asserted." (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Mar-2019)

Ref Expression
Hypotheses axtrkg.p ⊢ P = Base G
axtrkg.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
axtrkg.i ⊢ I = Itv ⁡ G
axtrkg.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
axtgsegcon.1 ⊢ φ → X ∈ P
axtgsegcon.2 ⊢ φ → Y ∈ P
axtgsegcon.3 ⊢ φ → A ∈ P
axtgsegcon.4 ⊢ φ → B ∈ P
Assertion axtgsegcon ⊢ φ → ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 axtrkg.p ⊢ P = Base G
2 axtrkg.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
3 axtrkg.i ⊢ I = Itv ⁡ G
4 axtrkg.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
5 axtgsegcon.1 ⊢ φ → X ∈ P
6 axtgsegcon.2 ⊢ φ → Y ∈ P
7 axtgsegcon.3 ⊢ φ → A ∈ P
8 axtgsegcon.4 ⊢ φ → B ∈ P
9 df-trkg ⊢ 𝒢 Tarski = 𝒢 Tarski C ∩ 𝒢 Tarski B ∩ 𝒢 Tarski CB ∩ f | [˙Base f / p]˙ [˙ Itv ⁡ f / i]˙ Line 𝒢 ⁡ f = x ∈ p , y ∈ p ∖ x ⟼ z ∈ p | z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
10 inss2 ⊢ 𝒢 Tarski C ∩ 𝒢 Tarski B ∩ 𝒢 Tarski CB ∩ f | [˙Base f / p]˙ [˙ Itv ⁡ f / i]˙ Line 𝒢 ⁡ f = x ∈ p , y ∈ p ∖ x ⟼ z ∈ p | z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z ⊆ 𝒢 Tarski CB ∩ f | [˙Base f / p]˙ [˙ Itv ⁡ f / i]˙ Line 𝒢 ⁡ f = x ∈ p , y ∈ p ∖ x ⟼ z ∈ p | z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
11 inss1 ⊢ 𝒢 Tarski CB ∩ f | [˙Base f / p]˙ [˙ Itv ⁡ f / i]˙ Line 𝒢 ⁡ f = x ∈ p , y ∈ p ∖ x ⟼ z ∈ p | z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z ⊆ 𝒢 Tarski CB
12 10 11 sstri ⊢ 𝒢 Tarski C ∩ 𝒢 Tarski B ∩ 𝒢 Tarski CB ∩ f | [˙Base f / p]˙ [˙ Itv ⁡ f / i]˙ Line 𝒢 ⁡ f = x ∈ p , y ∈ p ∖ x ⟼ z ∈ p | z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z ⊆ 𝒢 Tarski CB
13 9 12 eqsstri ⊢ 𝒢 Tarski ⊆ 𝒢 Tarski CB
14 13 4 sselid ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski CB
15 1 2 3 istrkgcb ⊢ G ∈ 𝒢 Tarski CB ↔ G ∈ V ∧ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ z ∈ P ∀ u ∈ P ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∀ c ∈ P ∀ v ∈ P x ≠ y ∧ y ∈ x I z ∧ b ∈ a I c ∧ x - ˙ y = a - ˙ b ∧ y - ˙ z = b - ˙ c ∧ x - ˙ u = a - ˙ v ∧ y - ˙ u = b - ˙ v → z - ˙ u = c - ˙ v ∧ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b
16 15 simprbi ⊢ G ∈ 𝒢 Tarski CB → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ z ∈ P ∀ u ∈ P ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∀ c ∈ P ∀ v ∈ P x ≠ y ∧ y ∈ x I z ∧ b ∈ a I c ∧ x - ˙ y = a - ˙ b ∧ y - ˙ z = b - ˙ c ∧ x - ˙ u = a - ˙ v ∧ y - ˙ u = b - ˙ v → z - ˙ u = c - ˙ v ∧ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b
17 16 simprd ⊢ G ∈ 𝒢 Tarski CB → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b
18 14 17 syl ⊢ φ → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b
19 oveq1 ⊢ x = X → x I z = X I z
20 19 eleq2d ⊢ x = X → y ∈ x I z ↔ y ∈ X I z
21 20 anbi1d ⊢ x = X → y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b ↔ y ∈ X I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b
22 21 rexbidv ⊢ x = X → ∃ z ∈ P y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b ↔ ∃ z ∈ P y ∈ X I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b
23 22 2ralbidv ⊢ x = X → ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b ↔ ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ X I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b
24 eleq1 ⊢ y = Y → y ∈ X I z ↔ Y ∈ X I z
25 oveq1 ⊢ y = Y → y - ˙ z = Y - ˙ z
26 25 eqeq1d ⊢ y = Y → y - ˙ z = a - ˙ b ↔ Y - ˙ z = a - ˙ b
27 24 26 anbi12d ⊢ y = Y → y ∈ X I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b ↔ Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b
28 27 rexbidv ⊢ y = Y → ∃ z ∈ P y ∈ X I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b ↔ ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b
29 28 2ralbidv ⊢ y = Y → ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ X I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b ↔ ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b
30 23 29 rspc2v ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b → ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b
31 5 6 30 syl2anc ⊢ φ → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P y ∈ x I z ∧ y - ˙ z = a - ˙ b → ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b
32 18 31 mpd ⊢ φ → ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b
33 oveq1 ⊢ a = A → a - ˙ b = A - ˙ b
34 33 eqeq2d ⊢ a = A → Y - ˙ z = a - ˙ b ↔ Y - ˙ z = A - ˙ b
35 34 anbi2d ⊢ a = A → Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b ↔ Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ b
36 35 rexbidv ⊢ a = A → ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b ↔ ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ b
37 oveq2 ⊢ b = B → A - ˙ b = A - ˙ B
38 37 eqeq2d ⊢ b = B → Y - ˙ z = A - ˙ b ↔ Y - ˙ z = A - ˙ B
39 38 anbi2d ⊢ b = B → Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ b ↔ Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ B
40 39 rexbidv ⊢ b = B → ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ b ↔ ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ B
41 36 40 rspc2v ⊢ A ∈ P ∧ B ∈ P → ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b → ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ B
42 7 8 41 syl2anc ⊢ φ → ∀ a ∈ P ∀ b ∈ P ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = a - ˙ b → ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ B
43 32 42 mpd ⊢ φ → ∃ z ∈ P Y ∈ X I z ∧ Y - ˙ z = A - ˙ B