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Theorem axtgupdim2

Description: Upper dimension axiom for dimension 2, Axiom A9 of Schwabhauser p. 13. Three points X , Y and Z equidistant to two given two points U and V must be colinear. (Contributed by Thierry Arnoux, 29-May-2019) (Revised by Thierry Arnoux, 11-Jul-2020)

Ref Expression
Hypotheses axtrkge.p P=BaseG
axtrkge.d -˙=distG
axtrkge.i I=ItvG
axtgupdim2.x φXP
axtgupdim2.y φYP
axtgupdim2.z φZP
axtgupdim2.u φUP
axtgupdim2.v φVP
axtgupdim2.0 φUV
axtgupdim2.1 φU-˙X=V-˙X
axtgupdim2.2 φU-˙Y=V-˙Y
axtgupdim2.3 φU-˙Z=V-˙Z
axtgupdim2.w φGV
axtgupdim2.g φ¬GDim𝒢3
Assertion axtgupdim2 φZXIYXZIYYXIZ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 axtrkge.p P=BaseG
2 axtrkge.d -˙=distG
3 axtrkge.i I=ItvG
4 axtgupdim2.x φXP
5 axtgupdim2.y φYP
6 axtgupdim2.z φZP
7 axtgupdim2.u φUP
8 axtgupdim2.v φVP
9 axtgupdim2.0 φUV
10 axtgupdim2.1 φU-˙X=V-˙X
11 axtgupdim2.2 φU-˙Y=V-˙Y
12 axtgupdim2.3 φU-˙Z=V-˙Z
13 axtgupdim2.w φGV
14 axtgupdim2.g φ¬GDim𝒢3
15 1 2 3 istrkg3ld GVGDim𝒢3uPvPuvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
16 13 15 syl φGDim𝒢3uPvPuvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
17 14 16 mtbid φ¬uPvPuvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
18 ralnex2 uPvP¬uvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬uPvPuvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
19 17 18 sylibr φuPvP¬uvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
20 neeq1 u=UuvUv
21 oveq1 u=Uu-˙x=U-˙x
22 21 eqeq1d u=Uu-˙x=v-˙xU-˙x=v-˙x
23 oveq1 u=Uu-˙y=U-˙y
24 23 eqeq1d u=Uu-˙y=v-˙yU-˙y=v-˙y
25 oveq1 u=Uu-˙z=U-˙z
26 25 eqeq1d u=Uu-˙z=v-˙zU-˙z=v-˙z
27 22 24 26 3anbi123d u=Uu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙zU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z
28 27 anbi1d u=Uu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIzU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
29 28 rexbidv u=UzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIzzPU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
30 29 2rexbidv u=UxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIzxPyPzPU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
31 20 30 anbi12d u=UuvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIzUvxPyPzPU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
32 31 notbid u=U¬uvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬UvxPyPzPU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz
33 neeq2 v=VUvUV
34 oveq1 v=Vv-˙x=V-˙x
35 34 eqeq2d v=VU-˙x=v-˙xU-˙x=V-˙x
36 oveq1 v=Vv-˙y=V-˙y
37 36 eqeq2d v=VU-˙y=v-˙yU-˙y=V-˙y
38 oveq1 v=Vv-˙z=V-˙z
39 38 eqeq2d v=VU-˙z=v-˙zU-˙z=V-˙z
40 35 37 39 3anbi123d v=VU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙zU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z
41 40 anbi1d v=VU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIzU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
42 41 rexbidv v=VzPU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIzzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
43 42 2rexbidv v=VxPyPzPU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIzxPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
44 33 43 anbi12d v=VUvxPyPzPU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIzUVxPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
45 44 notbid v=V¬UvxPyPzPU-˙x=v-˙xU-˙y=v-˙yU-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬UVxPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
46 32 45 rspc2v UPVPuPvP¬uvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬UVxPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
47 7 8 46 syl2anc φuPvP¬uvxPyPzPu-˙x=v-˙xu-˙y=v-˙yu-˙z=v-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬UVxPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
48 19 47 mpd φ¬UVxPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
49 imnan UV¬xPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬UVxPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
50 48 49 sylibr φUV¬xPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
51 9 50 mpd φ¬xPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
52 ralnex3 xPyPzP¬U-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬xPyPzPU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
53 51 52 sylibr φxPyPzP¬U-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz
54 oveq2 x=XU-˙x=U-˙X
55 oveq2 x=XV-˙x=V-˙X
56 54 55 eqeq12d x=XU-˙x=V-˙xU-˙X=V-˙X
57 56 3anbi1d x=XU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙zU-˙X=V-˙XU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z
58 oveq1 x=XxIy=XIy
59 58 eleq2d x=XzxIyzXIy
60 eleq1 x=XxzIyXzIy
61 oveq1 x=XxIz=XIz
62 61 eleq2d x=XyxIzyXIz
63 59 60 62 3orbi123d x=XzxIyxzIyyxIzzXIyXzIyyXIz
64 63 notbid x=X¬zxIyxzIyyxIz¬zXIyXzIyyXIz
65 57 64 anbi12d x=XU-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIzU-˙X=V-˙XU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zXIyXzIyyXIz
66 65 notbid x=X¬U-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬U-˙X=V-˙XU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zXIyXzIyyXIz
67 oveq2 y=YU-˙y=U-˙Y
68 oveq2 y=YV-˙y=V-˙Y
69 67 68 eqeq12d y=YU-˙y=V-˙yU-˙Y=V-˙Y
70 69 3anbi2d y=YU-˙X=V-˙XU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙zU-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙z=V-˙z
71 oveq2 y=YXIy=XIY
72 71 eleq2d y=YzXIyzXIY
73 oveq2 y=YzIy=zIY
74 73 eleq2d y=YXzIyXzIY
75 eleq1 y=YyXIzYXIz
76 72 74 75 3orbi123d y=YzXIyXzIyyXIzzXIYXzIYYXIz
77 76 notbid y=Y¬zXIyXzIyyXIz¬zXIYXzIYYXIz
78 70 77 anbi12d y=YU-˙X=V-˙XU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zXIyXzIyyXIzU-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙z=V-˙z¬zXIYXzIYYXIz
79 78 notbid y=Y¬U-˙X=V-˙XU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zXIyXzIyyXIz¬U-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙z=V-˙z¬zXIYXzIYYXIz
80 oveq2 z=ZU-˙z=U-˙Z
81 oveq2 z=ZV-˙z=V-˙Z
82 80 81 eqeq12d z=ZU-˙z=V-˙zU-˙Z=V-˙Z
83 82 3anbi3d z=ZU-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙z=V-˙zU-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z
84 eleq1 z=ZzXIYZXIY
85 oveq1 z=ZzIY=ZIY
86 85 eleq2d z=ZXzIYXZIY
87 oveq2 z=ZXIz=XIZ
88 87 eleq2d z=ZYXIzYXIZ
89 84 86 88 3orbi123d z=ZzXIYXzIYYXIzZXIYXZIYYXIZ
90 89 notbid z=Z¬zXIYXzIYYXIz¬ZXIYXZIYYXIZ
91 83 90 anbi12d z=ZU-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙z=V-˙z¬zXIYXzIYYXIzU-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z¬ZXIYXZIYYXIZ
92 91 notbid z=Z¬U-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙z=V-˙z¬zXIYXzIYYXIz¬U-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z¬ZXIYXZIYYXIZ
93 66 79 92 rspc3v XPYPZPxPyPzP¬U-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬U-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z¬ZXIYXZIYYXIZ
94 4 5 6 93 syl3anc φxPyPzP¬U-˙x=V-˙xU-˙y=V-˙yU-˙z=V-˙z¬zxIyxzIyyxIz¬U-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z¬ZXIYXZIYYXIZ
95 53 94 mpd φ¬U-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z¬ZXIYXZIYYXIZ
96 imnan U-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z¬¬ZXIYXZIYYXIZ¬U-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z¬ZXIYXZIYYXIZ
97 95 96 sylibr φU-˙X=V-˙XU-˙Y=V-˙YU-˙Z=V-˙Z¬¬ZXIYXZIYYXIZ
98 10 11 12 97 mp3and φ¬¬ZXIYXZIYYXIZ
99 98 notnotrd φZXIYXZIYYXIZ