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Theorem ebtwntg

Description: The betweenness relation used in the Tarski structure for the Euclidean geometry is the same as Btwn . (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Mar-2019)

Ref Expression
Hypotheses ebtwntg.1 ⊢ φ → N ∈ ℕ
ebtwntg.2 ⊢ P = Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
ebtwntg.3 ⊢ I = Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N
ebtwntg.x ⊢ φ → X ∈ P
ebtwntg.y ⊢ φ → Y ∈ P
ebtwntg.z ⊢ φ → Z ∈ P
Assertion ebtwntg ⊢ φ → Z Btwn X Y ↔ Z ∈ X I Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ebtwntg.1 ⊢ φ → N ∈ ℕ
2 ebtwntg.2 ⊢ P = Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
3 ebtwntg.3 ⊢ I = Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N
4 ebtwntg.x ⊢ φ → X ∈ P
5 ebtwntg.y ⊢ φ → Y ∈ P
6 ebtwntg.z ⊢ φ → Z ∈ P
7 itvid ⊢ Itv = Slot Itv ⁡ ndx
8 fvexd ⊢ φ → 𝔼 𝒢 ⁡ N ∈ V
9 eengstr ⊢ N ∈ ℕ → 𝔼 𝒢 ⁡ N Struct 1 17
10 1 9 syl ⊢ φ → 𝔼 𝒢 ⁡ N Struct 1 17
11 structn0fun ⊢ 𝔼 𝒢 ⁡ N Struct 1 17 → Fun ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N ∖ ∅
12 10 11 syl ⊢ φ → Fun ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N ∖ ∅
13 structcnvcnv ⊢ 𝔼 𝒢 ⁡ N Struct 1 17 → 𝔼 𝒢 ⁡ N -1 -1 = 𝔼 𝒢 ⁡ N ∖ ∅
14 10 13 syl ⊢ φ → 𝔼 𝒢 ⁡ N -1 -1 = 𝔼 𝒢 ⁡ N ∖ ∅
15 14 funeqd ⊢ φ → Fun ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N -1 -1 ↔ Fun ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N ∖ ∅
16 12 15 mpbird ⊢ φ → Fun ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N -1 -1
17 opex ⊢ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∈ V
18 17 prid1 ⊢ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∈ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y Line 𝒢 ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ∖ x ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∨ x Btwn z y ∨ y Btwn x z
19 elun2 ⊢ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∈ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y Line 𝒢 ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ∖ x ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∨ x Btwn z y ∨ y Btwn x z → Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∈ Base ndx 𝔼 ⁡ N dist ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ ∑ i = 1 N x ⁡ i − y ⁡ i 2 ∪ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y Line 𝒢 ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ∖ x ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∨ x Btwn z y ∨ y Btwn x z
20 18 19 ax-mp ⊢ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∈ Base ndx 𝔼 ⁡ N dist ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ ∑ i = 1 N x ⁡ i − y ⁡ i 2 ∪ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y Line 𝒢 ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ∖ x ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∨ x Btwn z y ∨ y Btwn x z
21 eengv ⊢ N ∈ ℕ → 𝔼 𝒢 ⁡ N = Base ndx 𝔼 ⁡ N dist ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ ∑ i = 1 N x ⁡ i − y ⁡ i 2 ∪ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y Line 𝒢 ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ∖ x ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∨ x Btwn z y ∨ y Btwn x z
22 1 21 syl ⊢ φ → 𝔼 𝒢 ⁡ N = Base ndx 𝔼 ⁡ N dist ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ ∑ i = 1 N x ⁡ i − y ⁡ i 2 ∪ Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y Line 𝒢 ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ∖ x ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∨ x Btwn z y ∨ y Btwn x z
23 20 22 eleqtrrid ⊢ φ → Itv ⁡ ndx x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∈ 𝔼 𝒢 ⁡ N
24 fvex ⊢ 𝔼 ⁡ N ∈ V
25 24 24 mpoex ⊢ x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∈ V
26 25 a1i ⊢ φ → x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y ∈ V
27 7 8 16 23 26 strfv2d ⊢ φ → x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y = Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N
28 3 27 eqtr4id ⊢ φ → I = x ∈ 𝔼 ⁡ N , y ∈ 𝔼 ⁡ N ⟼ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y
29 simprl ⊢ φ ∧ x = X ∧ y = Y → x = X
30 simprr ⊢ φ ∧ x = X ∧ y = Y → y = Y
31 29 30 opeq12d ⊢ φ ∧ x = X ∧ y = Y → x y = X Y
32 31 breq2d ⊢ φ ∧ x = X ∧ y = Y → z Btwn x y ↔ z Btwn X Y
33 32 rabbidv ⊢ φ ∧ x = X ∧ y = Y → z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn x y = z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn X Y
34 4 2 eleqtrdi ⊢ φ → X ∈ Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
35 eengbas ⊢ N ∈ ℕ → 𝔼 ⁡ N = Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
36 1 35 syl ⊢ φ → 𝔼 ⁡ N = Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
37 34 36 eleqtrrd ⊢ φ → X ∈ 𝔼 ⁡ N
38 5 2 eleqtrdi ⊢ φ → Y ∈ Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
39 38 36 eleqtrrd ⊢ φ → Y ∈ 𝔼 ⁡ N
40 24 rabex ⊢ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn X Y ∈ V
41 40 a1i ⊢ φ → z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn X Y ∈ V
42 28 33 37 39 41 ovmpod ⊢ φ → X I Y = z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn X Y
43 42 eleq2d ⊢ φ → Z ∈ X I Y ↔ Z ∈ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn X Y
44 6 2 eleqtrdi ⊢ φ → Z ∈ Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
45 44 36 eleqtrrd ⊢ φ → Z ∈ 𝔼 ⁡ N
46 breq1 ⊢ z = Z → z Btwn X Y ↔ Z Btwn X Y
47 46 elrab3 ⊢ Z ∈ 𝔼 ⁡ N → Z ∈ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn X Y ↔ Z Btwn X Y
48 45 47 syl ⊢ φ → Z ∈ z ∈ 𝔼 ⁡ N | z Btwn X Y ↔ Z Btwn X Y
49 43 48 bitr2d ⊢ φ → Z Btwn X Y ↔ Z ∈ X I Y