Metamath Proof Explorer


Theorem btwnoutside

Description: A principle linking outsideness to betweenness. Theorem 6.2 of Schwabhauser p. 43. (Contributed by Scott Fenton, 18-Oct-2013) (Revised by Mario Carneiro, 19-Apr-2014)

Ref Expression
Assertion btwnoutside ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → P Btwn B C ↔ P OutsideOf A B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-3an ⊢ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C ↔ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C
2 simpr11 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → A ≠ P
3 simpr12 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → B ≠ P
4 simpr13 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → C ≠ P
5 simp1 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → N ∈ ℕ
6 simp3r ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → P ∈ 𝔼 ⁡ N
7 simp2l ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → A ∈ 𝔼 ⁡ N
8 simp3l ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → C ∈ 𝔼 ⁡ N
9 simpr2 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → P Btwn A C
10 5 6 7 8 9 btwncomand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → P Btwn C A
11 simp2r ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → B ∈ 𝔼 ⁡ N
12 simpr3 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → P Btwn B C
13 5 6 11 8 12 btwncomand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → P Btwn C B
14 btwnconn2 ⊢ N ∈ ℕ ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N → C ≠ P ∧ P Btwn C A ∧ P Btwn C B → A Btwn P B ∨ B Btwn P A
15 14 3com23 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → C ≠ P ∧ P Btwn C A ∧ P Btwn C B → A Btwn P B ∨ B Btwn P A
16 15 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → C ≠ P ∧ P Btwn C A ∧ P Btwn C B → A Btwn P B ∨ B Btwn P A
17 4 10 13 16 mp3and ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → A Btwn P B ∨ B Btwn P A
18 2 3 17 3jca ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A
19 1 18 sylan2br ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ P Btwn B C → A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A
20 19 expr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → P Btwn B C → A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A
21 simp3 ⊢ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A → A Btwn P B ∨ B Btwn P A
22 df-3an ⊢ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B ↔ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B
23 simpr11 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B → A ≠ P
24 simpr3 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B → A Btwn P B
25 5 7 6 11 24 btwncomand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B → A Btwn B P
26 simpr2 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B → P Btwn A C
27 btwnouttr2 ⊢ N ∈ ℕ ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N → A ≠ P ∧ A Btwn B P ∧ P Btwn A C → P Btwn B C
28 5 11 7 6 8 27 syl122anc ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → A ≠ P ∧ A Btwn B P ∧ P Btwn A C → P Btwn B C
29 28 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B → A ≠ P ∧ A Btwn B P ∧ P Btwn A C → P Btwn B C
30 23 25 26 29 mp3and ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B → P Btwn B C
31 22 30 sylan2br ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ A Btwn P B → P Btwn B C
32 31 expr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → A Btwn P B → P Btwn B C
33 df-3an ⊢ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ B Btwn P A ↔ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ B Btwn P A
34 simpr3 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ B Btwn P A → B Btwn P A
35 5 11 6 7 34 btwncomand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ B Btwn P A → B Btwn A P
36 simpr2 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ B Btwn P A → P Btwn A C
37 5 7 11 6 8 35 36 btwnexch3and ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ B Btwn P A → P Btwn B C
38 33 37 sylan2br ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C ∧ B Btwn P A → P Btwn B C
39 38 expr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → B Btwn P A → P Btwn B C
40 32 39 jaod ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → A Btwn P B ∨ B Btwn P A → P Btwn B C
41 21 40 syl5 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A → P Btwn B C
42 20 41 impbid ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → P Btwn B C ↔ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A
43 broutsideof2 ⊢ N ∈ ℕ ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N → P OutsideOf A B ↔ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A
44 5 6 7 11 43 syl13anc ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → P OutsideOf A B ↔ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A
45 44 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → P OutsideOf A B ↔ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ A Btwn P B ∨ B Btwn P A
46 42 45 bitr4d ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → P Btwn B C ↔ P OutsideOf A B
47 46 ex ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ P ∈ 𝔼 ⁡ N → A ≠ P ∧ B ≠ P ∧ C ≠ P ∧ P Btwn A C → P Btwn B C ↔ P OutsideOf A B