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Theorem itsclinecirc0in

Description: The intersection points of a line through two different points and a circle around the origin, using the definition of a line in a two dimensional Euclidean space, expressed as intersection. (Contributed by AV, 7-May-2023) (Revised by AV, 14-May-2023)

Ref Expression
Hypotheses itsclinecirc0b.i ⊢ I = 0 ..^ 2
itsclinecirc0b.e ⊢ E = I
itsclinecirc0b.p ⊢ P = ℝ I
itsclinecirc0b.s ⊢ S = Sphere ⁡ E
itsclinecirc0b.0 ⊢ 0 ˙ = I × 0
itsclinecirc0b.q ⊢ Q = A 2 + B 2
itsclinecirc0b.d ⊢ D = R 2 ⁢ Q − C 2
itsclinecirc0b.l ⊢ L = Line M ⁡ E
itsclinecirc0b.a ⊢ A = X ⁡ 1 − Y ⁡ 1
itsclinecirc0b.b ⊢ B = Y ⁡ 0 − X ⁡ 0
itsclinecirc0b.c ⊢ C = X ⁡ 1 ⁢ Y ⁡ 0 − X ⁡ 0 ⁢ Y ⁡ 1
Assertion itsclinecirc0in ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → 0 ˙ S R ∩ X L Y = ⟨“ A ⁢ C + B ⁢ D Q B ⁢ C − A ⁢ D Q ”⟩ ⟨“ A ⁢ C − B ⁢ D Q B ⁢ C + A ⁢ D Q ”⟩

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itsclinecirc0b.i ⊢ I = 0 ..^ 2
2 itsclinecirc0b.e ⊢ E = I
3 itsclinecirc0b.p ⊢ P = ℝ I
4 itsclinecirc0b.s ⊢ S = Sphere ⁡ E
5 itsclinecirc0b.0 ⊢ 0 ˙ = I × 0
6 itsclinecirc0b.q ⊢ Q = A 2 + B 2
7 itsclinecirc0b.d ⊢ D = R 2 ⁢ Q − C 2
8 itsclinecirc0b.l ⊢ L = Line M ⁡ E
9 itsclinecirc0b.a ⊢ A = X ⁡ 1 − Y ⁡ 1
10 itsclinecirc0b.b ⊢ B = Y ⁡ 0 − X ⁡ 0
11 itsclinecirc0b.c ⊢ C = X ⁡ 1 ⁢ Y ⁡ 0 − X ⁡ 0 ⁢ Y ⁡ 1
12 elin ⊢ z ∈ 0 ˙ S R ∩ X L Y ↔ z ∈ 0 ˙ S R ∧ z ∈ X L Y
13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 itsclinecirc0b ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → z ∈ 0 ˙ S R ∧ z ∈ X L Y ↔ z ∈ P ∧ z ⁡ 0 = A ⁢ C + B ⁢ D Q ∧ z ⁡ 1 = B ⁢ C − A ⁢ D Q ∨ z ⁡ 0 = A ⁢ C − B ⁢ D Q ∧ z ⁡ 1 = B ⁢ C + A ⁢ D Q
14 12 13 bitrid ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → z ∈ 0 ˙ S R ∩ X L Y ↔ z ∈ P ∧ z ⁡ 0 = A ⁢ C + B ⁢ D Q ∧ z ⁡ 1 = B ⁢ C − A ⁢ D Q ∨ z ⁡ 0 = A ⁢ C − B ⁢ D Q ∧ z ⁡ 1 = B ⁢ C + A ⁢ D Q
15 1 3 rrx2pyel ⊢ X ∈ P → X ⁡ 1 ∈ ℝ
16 15 adantr ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → X ⁡ 1 ∈ ℝ
17 1 3 rrx2pyel ⊢ Y ∈ P → Y ⁡ 1 ∈ ℝ
18 17 adantl ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → Y ⁡ 1 ∈ ℝ
19 16 18 resubcld ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → X ⁡ 1 − Y ⁡ 1 ∈ ℝ
20 9 19 eqeltrid ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → A ∈ ℝ
21 20 3adant3 ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → A ∈ ℝ
22 21 adantr ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → A ∈ ℝ
23 1 3 rrx2pxel ⊢ Y ∈ P → Y ⁡ 0 ∈ ℝ
24 23 adantl ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → Y ⁡ 0 ∈ ℝ
25 1 3 rrx2pxel ⊢ X ∈ P → X ⁡ 0 ∈ ℝ
26 25 adantr ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → X ⁡ 0 ∈ ℝ
27 24 26 resubcld ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → Y ⁡ 0 − X ⁡ 0 ∈ ℝ
28 10 27 eqeltrid ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → B ∈ ℝ
29 28 3adant3 ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → B ∈ ℝ
30 29 adantr ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → B ∈ ℝ
31 16 24 remulcld ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → X ⁡ 1 ⁢ Y ⁡ 0 ∈ ℝ
32 26 18 remulcld ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → X ⁡ 0 ⁢ Y ⁡ 1 ∈ ℝ
33 31 32 resubcld ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → X ⁡ 1 ⁢ Y ⁡ 0 − X ⁡ 0 ⁢ Y ⁡ 1 ∈ ℝ
34 11 33 eqeltrid ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → C ∈ ℝ
35 34 3adant3 ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → C ∈ ℝ
36 35 adantr ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → C ∈ ℝ
37 22 30 36 3jca ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ
38 21 29 35 3jca ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ
39 rpre ⊢ R ∈ ℝ + → R ∈ ℝ
40 39 adantr ⊢ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → R ∈ ℝ
41 6 7 itsclc0lem3 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ ∧ R ∈ ℝ → D ∈ ℝ
42 38 40 41 syl2an ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → D ∈ ℝ
43 simprr ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → 0 ≤ D
44 42 43 jca ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → D ∈ ℝ ∧ 0 ≤ D
45 6 resum2sqcl ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → Q ∈ ℝ
46 20 28 45 syl2anc ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P → Q ∈ ℝ
47 46 3adant3 ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → Q ∈ ℝ
48 1 3 10 9 rrx2pnedifcoorneorr ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → B ≠ 0 ∨ A ≠ 0
49 48 orcomd ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → A ≠ 0 ∨ B ≠ 0
50 6 resum2sqorgt0 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A ≠ 0 ∨ B ≠ 0 → 0 < Q
51 21 29 49 50 syl3anc ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → 0 < Q
52 51 gt0ne0d ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → Q ≠ 0
53 47 52 jca ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y → Q ∈ ℝ ∧ Q ≠ 0
54 53 adantr ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → Q ∈ ℝ ∧ Q ≠ 0
55 itsclc0lem1 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ ∧ D ∈ ℝ ∧ 0 ≤ D ∧ Q ∈ ℝ ∧ Q ≠ 0 → A ⁢ C + B ⁢ D Q ∈ ℝ
56 37 44 54 55 syl3anc ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → A ⁢ C + B ⁢ D Q ∈ ℝ
57 30 22 36 3jca ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → B ∈ ℝ ∧ A ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ
58 itsclc0lem2 ⊢ B ∈ ℝ ∧ A ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ ∧ D ∈ ℝ ∧ 0 ≤ D ∧ Q ∈ ℝ ∧ Q ≠ 0 → B ⁢ C − A ⁢ D Q ∈ ℝ
59 57 44 54 58 syl3anc ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → B ⁢ C − A ⁢ D Q ∈ ℝ
60 itsclc0lem2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ ∧ D ∈ ℝ ∧ 0 ≤ D ∧ Q ∈ ℝ ∧ Q ≠ 0 → A ⁢ C − B ⁢ D Q ∈ ℝ
61 37 44 54 60 syl3anc ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → A ⁢ C − B ⁢ D Q ∈ ℝ
62 itsclc0lem1 ⊢ B ∈ ℝ ∧ A ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ ∧ D ∈ ℝ ∧ 0 ≤ D ∧ Q ∈ ℝ ∧ Q ≠ 0 → B ⁢ C + A ⁢ D Q ∈ ℝ
63 57 44 54 62 syl3anc ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → B ⁢ C + A ⁢ D Q ∈ ℝ
64 1 3 prelrrx2b ⊢ A ⁢ C + B ⁢ D Q ∈ ℝ ∧ B ⁢ C − A ⁢ D Q ∈ ℝ ∧ A ⁢ C − B ⁢ D Q ∈ ℝ ∧ B ⁢ C + A ⁢ D Q ∈ ℝ → z ∈ P ∧ z ⁡ 0 = A ⁢ C + B ⁢ D Q ∧ z ⁡ 1 = B ⁢ C − A ⁢ D Q ∨ z ⁡ 0 = A ⁢ C − B ⁢ D Q ∧ z ⁡ 1 = B ⁢ C + A ⁢ D Q ↔ z ∈ ⟨“ A ⁢ C + B ⁢ D Q B ⁢ C − A ⁢ D Q ”⟩ ⟨“ A ⁢ C − B ⁢ D Q B ⁢ C + A ⁢ D Q ”⟩
65 56 59 61 63 64 syl22anc ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → z ∈ P ∧ z ⁡ 0 = A ⁢ C + B ⁢ D Q ∧ z ⁡ 1 = B ⁢ C − A ⁢ D Q ∨ z ⁡ 0 = A ⁢ C − B ⁢ D Q ∧ z ⁡ 1 = B ⁢ C + A ⁢ D Q ↔ z ∈ ⟨“ A ⁢ C + B ⁢ D Q B ⁢ C − A ⁢ D Q ”⟩ ⟨“ A ⁢ C − B ⁢ D Q B ⁢ C + A ⁢ D Q ”⟩
66 14 65 bitrd ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → z ∈ 0 ˙ S R ∩ X L Y ↔ z ∈ ⟨“ A ⁢ C + B ⁢ D Q B ⁢ C − A ⁢ D Q ”⟩ ⟨“ A ⁢ C − B ⁢ D Q B ⁢ C + A ⁢ D Q ”⟩
67 66 eqrdv ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ X ≠ Y ∧ R ∈ ℝ + ∧ 0 ≤ D → 0 ˙ S R ∩ X L Y = ⟨“ A ⁢ C + B ⁢ D Q B ⁢ C − A ⁢ D Q ”⟩ ⟨“ A ⁢ C − B ⁢ D Q B ⁢ C + A ⁢ D Q ”⟩