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Theorem cgrahlb

Description: Two null angles are congruent: if A and C lie on one half-line from B , and D and F on one half-line from E , then angle <" A B C "> is congruent to <" D E F "> . This is GeoCoq l11__21__b ; set.mm has only the converse, cgrahl (GeoCoq l11__21__a ). Proved by copying both arms onto the target rays with hlcgrex and closing the third side by segment subtraction ( tgcgrsub2 ), so it needs no non-collinear frame. (Contributed by JAG, 12-Aug-2026)

Ref Expression
Hypotheses cgrahlb.p ⊢ P = Base G
cgrahlb.i ⊢ I = Itv ⁡ G
cgrahlb.k ⊢ K = hl 𝒢 ⁡ G
cgrahlb.m ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
cgrahlb.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
cgrahlb.a ⊢ φ → A ∈ P
cgrahlb.b ⊢ φ → B ∈ P
cgrahlb.c ⊢ φ → C ∈ P
cgrahlb.d ⊢ φ → D ∈ P
cgrahlb.e ⊢ φ → E ∈ P
cgrahlb.f ⊢ φ → F ∈ P
cgrahlb.1 ⊢ φ → A K ⁡ B C
cgrahlb.2 ⊢ φ → D K ⁡ E F
Assertion cgrahlb ⊢ φ → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ DEF ”⟩

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cgrahlb.p ⊢ P = Base G
2 cgrahlb.i ⊢ I = Itv ⁡ G
3 cgrahlb.k ⊢ K = hl 𝒢 ⁡ G
4 cgrahlb.m ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
5 cgrahlb.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
6 cgrahlb.a ⊢ φ → A ∈ P
7 cgrahlb.b ⊢ φ → B ∈ P
8 cgrahlb.c ⊢ φ → C ∈ P
9 cgrahlb.d ⊢ φ → D ∈ P
10 cgrahlb.e ⊢ φ → E ∈ P
11 cgrahlb.f ⊢ φ → F ∈ P
12 cgrahlb.1 ⊢ φ → A K ⁡ B C
13 cgrahlb.2 ⊢ φ → D K ⁡ E F
14 simplll ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → φ
15 14 5 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → G ∈ 𝒢 Tarski
16 14 6 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → A ∈ P
17 14 7 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → B ∈ P
18 14 8 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → C ∈ P
19 14 9 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → D ∈ P
20 14 10 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → E ∈ P
21 14 11 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → F ∈ P
22 simpllr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x ∈ P
23 simplr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → y ∈ P
24 eqid ⊢ ∼ 𝒢 ⁡ G = ∼ 𝒢 ⁡ G
25 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C
26 25 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A
27 26 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → E - ˙ x = B - ˙ A
28 27 eqcomd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → B - ˙ A = E - ˙ x
29 1 4 2 15 17 16 20 22 28 tgcgrcomlr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → A - ˙ B = x - ˙ E
30 25 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C
31 30 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → E - ˙ y = B - ˙ C
32 31 eqcomd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → B - ˙ C = E - ˙ y
33 eqid ⊢ ≤ 𝒢 ⁡ G = ≤ 𝒢 ⁡ G
34 14 12 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → A K ⁡ B C
35 1 2 3 16 18 17 15 ishlg ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → A K ⁡ B C ↔ A ≠ B ∧ C ≠ B ∧ A ∈ B I C ∨ C ∈ B I A
36 34 35 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → A ≠ B ∧ C ≠ B ∧ A ∈ B I C ∨ C ∈ B I A
37 36 simp3d ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → A ∈ B I C ∨ C ∈ B I A
38 26 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x K ⁡ E D
39 14 13 syl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → D K ⁡ E F
40 1 2 3 22 19 21 15 20 38 39 hltr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x K ⁡ E F
41 30 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → y K ⁡ E F
42 1 2 3 23 21 20 15 41 hlcomd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → F K ⁡ E y
43 1 2 3 22 21 23 15 20 40 42 hltr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x K ⁡ E y
44 1 2 3 22 23 20 15 ishlg ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x K ⁡ E y ↔ x ≠ E ∧ y ≠ E ∧ x ∈ E I y ∨ y ∈ E I x
45 43 44 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x ≠ E ∧ y ≠ E ∧ x ∈ E I y ∨ y ∈ E I x
46 45 simp3d ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → x ∈ E I y ∨ y ∈ E I x
47 1 4 2 33 15 17 16 18 20 20 22 23 37 46 28 32 tgcgrsub2 ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → A - ˙ C = x - ˙ y
48 1 4 2 15 16 18 22 23 47 tgcgrcomlr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → C - ˙ A = y - ˙ x
49 1 4 24 15 16 17 18 22 20 23 29 32 48 trgcgr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩
50 1 2 3 15 16 17 18 19 20 21 22 23 49 38 41 iscgrad ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ DEF ”⟩
51 1 2 3 9 11 10 5 13 hlne1 ⊢ φ → D ≠ E
52 1 2 3 6 8 7 5 12 hlne1 ⊢ φ → A ≠ B
53 52 necomd ⊢ φ → B ≠ A
54 1 2 3 10 7 6 5 9 4 51 53 hlcgrex ⊢ φ → ∃ x ∈ P x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A
55 1 2 3 9 11 10 5 13 hlne2 ⊢ φ → F ≠ E
56 1 2 3 6 8 7 5 12 hlne2 ⊢ φ → C ≠ B
57 56 necomd ⊢ φ → B ≠ C
58 1 2 3 10 7 8 5 11 4 55 57 hlcgrex ⊢ φ → ∃ y ∈ P y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C
59 54 58 jca ⊢ φ → ∃ x ∈ P x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ ∃ y ∈ P y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C
60 reeanv ⊢ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C ↔ ∃ x ∈ P x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ ∃ y ∈ P y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C
61 59 60 sylibr ⊢ φ → ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P x K ⁡ E D ∧ E - ˙ x = B - ˙ A ∧ y K ⁡ E F ∧ E - ˙ y = B - ˙ C
62 50 61 r19.29vva ⊢ φ → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ DEF ”⟩