Metamath Proof Explorer


Theorem bj-bary1

Description: Barycentric coordinates in one dimension (complex line). In the statement, X is the barycenter of the two points A , B with respective normalized coefficients S , T . (Contributed by BJ, 6-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses bj-bary1.a ⊢ φ → A ∈ ℂ
bj-bary1.b ⊢ φ → B ∈ ℂ
bj-bary1.x ⊢ φ → X ∈ ℂ
bj-bary1.neq ⊢ φ → A ≠ B
bj-bary1.s ⊢ φ → S ∈ ℂ
bj-bary1.t ⊢ φ → T ∈ ℂ
Assertion bj-bary1 ⊢ φ → X = S ⁢ A + T ⁢ B ∧ S + T = 1 ↔ S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 bj-bary1.a ⊢ φ → A ∈ ℂ
2 bj-bary1.b ⊢ φ → B ∈ ℂ
3 bj-bary1.x ⊢ φ → X ∈ ℂ
4 bj-bary1.neq ⊢ φ → A ≠ B
5 bj-bary1.s ⊢ φ → S ∈ ℂ
6 bj-bary1.t ⊢ φ → T ∈ ℂ
7 5 1 mulcld ⊢ φ → S ⁢ A ∈ ℂ
8 6 2 mulcld ⊢ φ → T ⁢ B ∈ ℂ
9 7 8 addcomd ⊢ φ → S ⁢ A + T ⁢ B = T ⁢ B + S ⁢ A
10 9 eqeq2d ⊢ φ → X = S ⁢ A + T ⁢ B ↔ X = T ⁢ B + S ⁢ A
11 10 biimpd ⊢ φ → X = S ⁢ A + T ⁢ B → X = T ⁢ B + S ⁢ A
12 5 6 addcomd ⊢ φ → S + T = T + S
13 12 eqeq1d ⊢ φ → S + T = 1 ↔ T + S = 1
14 13 biimpd ⊢ φ → S + T = 1 → T + S = 1
15 4 necomd ⊢ φ → B ≠ A
16 2 1 3 15 6 5 bj-bary1lem1 ⊢ φ → X = T ⁢ B + S ⁢ A ∧ T + S = 1 → S = X − B A − B
17 11 14 16 syl2and ⊢ φ → X = S ⁢ A + T ⁢ B ∧ S + T = 1 → S = X − B A − B
18 3 2 1 2 4 div2subd ⊢ φ → X − B A − B = B − X B − A
19 18 eqeq2d ⊢ φ → S = X − B A − B ↔ S = B − X B − A
20 17 19 sylibd ⊢ φ → X = S ⁢ A + T ⁢ B ∧ S + T = 1 → S = B − X B − A
21 1 2 3 4 5 6 bj-bary1lem1 ⊢ φ → X = S ⁢ A + T ⁢ B ∧ S + T = 1 → T = X − A B − A
22 20 21 jcad ⊢ φ → X = S ⁢ A + T ⁢ B ∧ S + T = 1 → S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A
23 1 2 3 4 bj-bary1lem ⊢ φ → X = B − X B − A ⁢ A + X − A B − A ⁢ B
24 oveq1 ⊢ S = B − X B − A → S ⁢ A = B − X B − A ⁢ A
25 oveq1 ⊢ T = X − A B − A → T ⁢ B = X − A B − A ⁢ B
26 24 25 oveqan12d ⊢ S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A → S ⁢ A + T ⁢ B = B − X B − A ⁢ A + X − A B − A ⁢ B
27 26 a1i ⊢ φ → S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A → S ⁢ A + T ⁢ B = B − X B − A ⁢ A + X − A B − A ⁢ B
28 eqtr3 ⊢ X = B − X B − A ⁢ A + X − A B − A ⁢ B ∧ S ⁢ A + T ⁢ B = B − X B − A ⁢ A + X − A B − A ⁢ B → X = S ⁢ A + T ⁢ B
29 23 27 28 syl6an ⊢ φ → S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A → X = S ⁢ A + T ⁢ B
30 oveq12 ⊢ S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A → S + T = B − X B − A + X − A B − A
31 2 3 subcld ⊢ φ → B − X ∈ ℂ
32 3 1 subcld ⊢ φ → X − A ∈ ℂ
33 2 1 subcld ⊢ φ → B − A ∈ ℂ
34 2 1 15 subne0d ⊢ φ → B − A ≠ 0
35 31 32 33 34 divdird ⊢ φ → B − X + X - A B − A = B − X B − A + X − A B − A
36 2 3 1 npncand ⊢ φ → B − X + X - A = B − A
37 33 34 36 diveq1bd ⊢ φ → B − X + X - A B − A = 1
38 35 37 eqtr3d ⊢ φ → B − X B − A + X − A B − A = 1
39 38 eqeq2d ⊢ φ → S + T = B − X B − A + X − A B − A ↔ S + T = 1
40 30 39 imbitrid ⊢ φ → S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A → S + T = 1
41 29 40 jcad ⊢ φ → S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A → X = S ⁢ A + T ⁢ B ∧ S + T = 1
42 22 41 impbid ⊢ φ → X = S ⁢ A + T ⁢ B ∧ S + T = 1 ↔ S = B − X B − A ∧ T = X − A B − A