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Theorem elntg2

Description: The line definition in the Tarski structure for the Euclidean geometry. In contrast to elntg , the betweenness can be strengthened by excluding 1 resp. 0 from the related intervals (because of x =/= y ). (Contributed by AV, 14-Feb-2023)

Ref Expression
Hypotheses elntg2.1 ⊢ P = Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
elntg2.2 ⊢ I = 1 … N
Assertion elntg2 ⊢ N ∈ ℕ → Line 𝒢 ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N = x ∈ P , y ∈ P ∖ x ⟼ p ∈ P | ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elntg2.1 ⊢ P = Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
2 elntg2.2 ⊢ I = 1 … N
3 eqid ⊢ Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N = Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N
4 1 3 elntg ⊢ N ∈ ℕ → Line 𝒢 ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N = x ∈ P , y ∈ P ∖ x ⟼ p ∈ P | p ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ∨ x ∈ p Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ∨ y ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N p
5 simpl1 ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → N ∈ ℕ
6 simpl2 ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → x ∈ P
7 eldifi ⊢ y ∈ P ∖ x → y ∈ P
8 7 3ad2ant3 ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → y ∈ P
9 8 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → y ∈ P
10 simpr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → p ∈ P
11 5 1 3 6 9 10 ebtwntg ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → p Btwn x y ↔ p ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y
12 eengbas ⊢ N ∈ ℕ → 𝔼 ⁡ N = Base 𝔼 𝒢 ⁡ N
13 1 12 eqtr4id ⊢ N ∈ ℕ → P = 𝔼 ⁡ N
14 13 3ad2ant1 ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → P = 𝔼 ⁡ N
15 14 eleq2d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → p ∈ P ↔ p ∈ 𝔼 ⁡ N
16 15 biimpa ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → p ∈ 𝔼 ⁡ N
17 13 eleq2d ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ P ↔ x ∈ 𝔼 ⁡ N
18 17 biimpa ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P → x ∈ 𝔼 ⁡ N
19 18 3adant3 ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → x ∈ 𝔼 ⁡ N
20 19 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → x ∈ 𝔼 ⁡ N
21 13 eleq2d ⊢ N ∈ ℕ → y ∈ P ↔ y ∈ 𝔼 ⁡ N
22 21 biimpcd ⊢ y ∈ P → N ∈ ℕ → y ∈ 𝔼 ⁡ N
23 22 7 syl11 ⊢ N ∈ ℕ → y ∈ P ∖ x → y ∈ 𝔼 ⁡ N
24 23 a1d ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ P → y ∈ P ∖ x → y ∈ 𝔼 ⁡ N
25 24 3imp ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → y ∈ 𝔼 ⁡ N
26 25 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → y ∈ 𝔼 ⁡ N
27 brbtwn ⊢ p ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N → p Btwn x y ↔ ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i
28 16 20 26 27 syl3anc ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → p Btwn x y ↔ ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i
29 2 raleqi ⊢ ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i
30 29 rexbii ⊢ ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i
31 28 30 bitr4di ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → p Btwn x y ↔ ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i
32 11 31 bitr3d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → p ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ↔ ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i
33 5 1 3 10 9 6 ebtwntg ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → x Btwn p y ↔ x ∈ p Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y
34 brbtwn ⊢ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ p ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N → x Btwn p y ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
35 20 16 26 34 syl3anc ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → x Btwn p y ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
36 33 35 bitr3d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → x ∈ p Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
37 0xr ⊢ 0 ∈ ℝ *
38 1xr ⊢ 1 ∈ ℝ *
39 0le1 ⊢ 0 ≤ 1
40 snunico ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ 1 → 0 1 ∪ 1 = 0 1
41 37 38 39 40 mp3an ⊢ 0 1 ∪ 1 = 0 1
42 41 eqcomi ⊢ 0 1 = 0 1 ∪ 1
43 42 a1i ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → 0 1 = 0 1 ∪ 1
44 43 rexeqdv ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∪ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
45 rexun ⊢ ∃ l ∈ 0 1 ∪ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
46 eldifsn ⊢ y ∈ P ∖ x ↔ y ∈ P ∧ y ≠ x
47 elee ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ 𝔼 ⁡ N ↔ x : 1 … N ⟶ ℝ
48 ffn ⊢ x : 1 … N ⟶ ℝ → x Fn 1 … N
49 47 48 biimtrdi ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ 𝔼 ⁡ N → x Fn 1 … N
50 17 49 sylbid ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ P → x Fn 1 … N
51 50 a1i ⊢ y ∈ P → N ∈ ℕ → x ∈ P → x Fn 1 … N
52 51 3imp ⊢ y ∈ P ∧ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P → x Fn 1 … N
53 elee ⊢ N ∈ ℕ → y ∈ 𝔼 ⁡ N ↔ y : 1 … N ⟶ ℝ
54 ffn ⊢ y : 1 … N ⟶ ℝ → y Fn 1 … N
55 53 54 biimtrdi ⊢ N ∈ ℕ → y ∈ 𝔼 ⁡ N → y Fn 1 … N
56 21 55 sylbid ⊢ N ∈ ℕ → y ∈ P → y Fn 1 … N
57 56 a1i ⊢ x ∈ P → N ∈ ℕ → y ∈ P → y Fn 1 … N
58 57 3imp31 ⊢ y ∈ P ∧ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P → y Fn 1 … N
59 eqfnfv ⊢ x Fn 1 … N ∧ y Fn 1 … N → x = y ↔ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
60 52 58 59 syl2anc ⊢ y ∈ P ∧ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P → x = y ↔ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
61 60 biimprd ⊢ y ∈ P ∧ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P → ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i → x = y
62 eqcom ⊢ y = x ↔ x = y
63 61 62 imbitrrdi ⊢ y ∈ P ∧ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P → ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i → y = x
64 63 necon3ad ⊢ y ∈ P ∧ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P → y ≠ x → ¬ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
65 64 3exp ⊢ y ∈ P → N ∈ ℕ → x ∈ P → y ≠ x → ¬ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
66 65 com24 ⊢ y ∈ P → y ≠ x → x ∈ P → N ∈ ℕ → ¬ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
67 66 imp ⊢ y ∈ P ∧ y ≠ x → x ∈ P → N ∈ ℕ → ¬ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
68 46 67 sylbi ⊢ y ∈ P ∖ x → x ∈ P → N ∈ ℕ → ¬ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
69 68 3imp31 ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → ¬ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
70 69 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ¬ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
71 13 eleq2d ⊢ N ∈ ℕ → p ∈ P ↔ p ∈ 𝔼 ⁡ N
72 elee ⊢ N ∈ ℕ → p ∈ 𝔼 ⁡ N ↔ p : 1 … N ⟶ ℝ
73 72 biimpd ⊢ N ∈ ℕ → p ∈ 𝔼 ⁡ N → p : 1 … N ⟶ ℝ
74 71 73 sylbid ⊢ N ∈ ℕ → p ∈ P → p : 1 … N ⟶ ℝ
75 74 3ad2ant1 ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → p ∈ P → p : 1 … N ⟶ ℝ
76 75 imp ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → p : 1 … N ⟶ ℝ
77 76 ffvelcdmda ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → p ⁡ i ∈ ℝ
78 77 recnd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → p ⁡ i ∈ ℂ
79 78 mul02d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → 0 ⋅ p ⁡ i = 0
80 22 53 mpbidi ⊢ y ∈ P → N ∈ ℕ → y : 1 … N ⟶ ℝ
81 80 7 syl11 ⊢ N ∈ ℕ → y ∈ P ∖ x → y : 1 … N ⟶ ℝ
82 81 a1d ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ P → y ∈ P ∖ x → y : 1 … N ⟶ ℝ
83 82 3imp ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → y : 1 … N ⟶ ℝ
84 83 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → y : 1 … N ⟶ ℝ
85 84 ffvelcdmda ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → y ⁡ i ∈ ℝ
86 85 recnd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → y ⁡ i ∈ ℂ
87 86 mullidd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → 1 ⁢ y ⁡ i = y ⁡ i
88 79 87 oveq12d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i = 0 + y ⁡ i
89 86 addlidd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → 0 + y ⁡ i = y ⁡ i
90 88 89 eqtrd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i = y ⁡ i
91 90 eqeq2d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → x ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i ↔ x ⁡ i = y ⁡ i
92 91 ralbidva ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i
93 70 92 mtbird ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ¬ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i
94 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
95 oveq2 ⊢ l = 1 → 1 − l = 1 − 1
96 95 oveq1d ⊢ l = 1 → 1 − l ⁢ p ⁡ i = 1 − 1 ⁢ p ⁡ i
97 1m1e0 ⊢ 1 − 1 = 0
98 97 oveq1i ⊢ 1 − 1 ⁢ p ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i
99 96 98 eqtrdi ⊢ l = 1 → 1 − l ⁢ p ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i
100 oveq1 ⊢ l = 1 → l ⁢ y ⁡ i = 1 ⁢ y ⁡ i
101 99 100 oveq12d ⊢ l = 1 → 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i
102 101 eqeq2d ⊢ l = 1 → x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ x ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i
103 102 ralbidv ⊢ l = 1 → ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i
104 103 rexsng ⊢ 1 ∈ ℝ → ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i
105 94 104 ax-mp ⊢ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i + 1 ⁢ y ⁡ i
106 93 105 sylnibr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ¬ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
107 2 raleqi ⊢ ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
108 107 rexbii ⊢ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
109 biorf ⊢ ¬ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i → ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
110 108 109 bitrid ⊢ ¬ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i → ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
111 106 110 syl ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
112 orcom ⊢ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
113 111 112 bitr2di ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
114 45 113 bitrid ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∃ l ∈ 0 1 ∪ 1 ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
115 36 44 114 3bitrd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → x ∈ p Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ↔ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i
116 5 1 3 6 10 9 ebtwntg ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → y Btwn x p ↔ y ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N p
117 brbtwn ⊢ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ p ∈ 𝔼 ⁡ N → y Btwn x p ↔ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
118 26 20 16 117 syl3anc ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → y Btwn x p ↔ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
119 116 118 bitr3d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → y ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N p ↔ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
120 snunioc ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ 1 → 0 ∪ 0 1 = 0 1
121 37 38 39 120 mp3an ⊢ 0 ∪ 0 1 = 0 1
122 121 eqcomi ⊢ 0 1 = 0 ∪ 0 1
123 122 a1i ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → 0 1 = 0 ∪ 0 1
124 123 rexeqdv ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∃ m ∈ 0 ∪ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
125 rexun ⊢ ∃ m ∈ 0 ∪ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
126 eqcom ⊢ x ⁡ i = y ⁡ i ↔ y ⁡ i = x ⁡ i
127 126 ralbii ⊢ ∀ i ∈ 1 … N x ⁡ i = y ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = x ⁡ i
128 70 127 sylnib ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ¬ ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = x ⁡ i
129 17 biimpd ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ P → x ∈ 𝔼 ⁡ N
130 129 47 sylibd ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ P → x : 1 … N ⟶ ℝ
131 130 imp ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P → x : 1 … N ⟶ ℝ
132 131 3adant3 ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → x : 1 … N ⟶ ℝ
133 132 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → x : 1 … N ⟶ ℝ
134 133 ffvelcdmda ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → x ⁡ i ∈ ℝ
135 134 recnd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → x ⁡ i ∈ ℂ
136 135 mullidd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → 1 ⁢ x ⁡ i = x ⁡ i
137 136 79 oveq12d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i = x ⁡ i + 0
138 135 addridd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → x ⁡ i + 0 = x ⁡ i
139 137 138 eqtrd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i = x ⁡ i
140 139 eqeq2d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P ∧ i ∈ 1 … N → y ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i ↔ y ⁡ i = x ⁡ i
141 140 ralbidva ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = x ⁡ i
142 128 141 mtbird ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ¬ ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i
143 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
144 oveq2 ⊢ m = 0 → 1 − m = 1 − 0
145 144 oveq1d ⊢ m = 0 → 1 − m ⁢ x ⁡ i = 1 − 0 ⁢ x ⁡ i
146 1m0e1 ⊢ 1 − 0 = 1
147 146 oveq1i ⊢ 1 − 0 ⁢ x ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i
148 145 147 eqtrdi ⊢ m = 0 → 1 − m ⁢ x ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i
149 oveq1 ⊢ m = 0 → m ⁢ p ⁡ i = 0 ⋅ p ⁡ i
150 148 149 oveq12d ⊢ m = 0 → 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i
151 150 eqeq2d ⊢ m = 0 → y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ y ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i
152 151 ralbidv ⊢ m = 0 → ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i
153 152 rexsng ⊢ 0 ∈ ℝ → ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i
154 143 153 ax-mp ⊢ ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 ⁢ x ⁡ i + 0 ⋅ p ⁡ i
155 142 154 sylnibr ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ¬ ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
156 2 raleqi ⊢ ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
157 156 rexbii ⊢ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
158 biorf ⊢ ¬ ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i → ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
159 157 158 bitrid ⊢ ¬ ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i → ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
160 155 159 syl ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∃ m ∈ 0 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
161 125 160 bitr4id ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → ∃ m ∈ 0 ∪ 0 1 ∀ i ∈ 1 … N y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i ↔ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
162 119 124 161 3bitrd ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → y ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N p ↔ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
163 32 115 162 3orbi123d ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x ∧ p ∈ P → p ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ∨ x ∈ p Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ∨ y ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N p ↔ ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
164 163 rabbidva ⊢ N ∈ ℕ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∖ x → p ∈ P | p ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ∨ x ∈ p Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ∨ y ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N p = p ∈ P | ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
165 164 mpoeq3dva ⊢ N ∈ ℕ → x ∈ P , y ∈ P ∖ x ⟼ p ∈ P | p ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ∨ x ∈ p Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N y ∨ y ∈ x Itv ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N p = x ∈ P , y ∈ P ∖ x ⟼ p ∈ P | ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i
166 4 165 eqtrd ⊢ N ∈ ℕ → Line 𝒢 ⁡ 𝔼 𝒢 ⁡ N = x ∈ P , y ∈ P ∖ x ⟼ p ∈ P | ∃ k ∈ 0 1 ∀ i ∈ I p ⁡ i = 1 − k ⁢ x ⁡ i + k ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ l ∈ 0 1 ∀ i ∈ I x ⁡ i = 1 − l ⁢ p ⁡ i + l ⁢ y ⁡ i ∨ ∃ m ∈ 0 1 ∀ i ∈ I y ⁡ i = 1 − m ⁢ x ⁡ i + m ⁢ p ⁡ i