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Theorem line

Description: The line passing through the two different points X and Y in a left module (or any extended structure having a base set, an addition, and a scalar multiplication). (Contributed by AV, 14-Jan-2023)

Ref Expression
Hypotheses lines.b ⊢ B = Base W
lines.l ⊢ L = Line M ⁡ W
lines.s ⊢ S = Scalar ⁡ W
lines.k ⊢ K = Base S
lines.p ⊢ · ˙ = ⋅ W
lines.a ⊢ + ˙ = + W
lines.m ⊢ - ˙ = - S
lines.1 ⊢ 1 ˙ = 1 S
Assertion line ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → X L Y = p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lines.b ⊢ B = Base W
2 lines.l ⊢ L = Line M ⁡ W
3 lines.s ⊢ S = Scalar ⁡ W
4 lines.k ⊢ K = Base S
5 lines.p ⊢ · ˙ = ⋅ W
6 lines.a ⊢ + ˙ = + W
7 lines.m ⊢ - ˙ = - S
8 lines.1 ⊢ 1 ˙ = 1 S
9 1 2 3 4 5 6 7 8 lines ⊢ W ∈ V → L = x ∈ B , y ∈ B ∖ x ⟼ p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y
10 9 oveqd ⊢ W ∈ V → X L Y = X x ∈ B , y ∈ B ∖ x ⟼ p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y Y
11 10 adantr ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → X L Y = X x ∈ B , y ∈ B ∖ x ⟼ p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y Y
12 eqidd ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → x ∈ B , y ∈ B ∖ x ⟼ p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y = x ∈ B , y ∈ B ∖ x ⟼ p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y
13 oveq2 ⊢ x = X → 1 ˙ - ˙ t · ˙ x = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X
14 oveq2 ⊢ y = Y → t · ˙ y = t · ˙ Y
15 13 14 oveqan12d ⊢ x = X ∧ y = Y → 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y
16 15 eqeq2d ⊢ x = X ∧ y = Y → p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y ↔ p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y
17 16 rexbidv ⊢ x = X ∧ y = Y → ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y ↔ ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y
18 17 rabbidv ⊢ x = X ∧ y = Y → p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y = p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y
19 18 adantl ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y ∧ x = X ∧ y = Y → p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y = p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y
20 sneq ⊢ x = X → x = X
21 20 difeq2d ⊢ x = X → B ∖ x = B ∖ X
22 21 adantl ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y ∧ x = X → B ∖ x = B ∖ X
23 simpr1 ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → X ∈ B
24 id ⊢ X ≠ Y → X ≠ Y
25 24 necomd ⊢ X ≠ Y → Y ≠ X
26 25 anim2i ⊢ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → Y ∈ B ∧ Y ≠ X
27 26 3adant1 ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → Y ∈ B ∧ Y ≠ X
28 eldifsn ⊢ Y ∈ B ∖ X ↔ Y ∈ B ∧ Y ≠ X
29 27 28 sylibr ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → Y ∈ B ∖ X
30 29 adantl ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → Y ∈ B ∖ X
31 1 fvexi ⊢ B ∈ V
32 31 rabex ⊢ p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y ∈ V
33 32 a1i ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y ∈ V
34 12 19 22 23 30 33 ovmpodx ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → X x ∈ B , y ∈ B ∖ x ⟼ p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ x + ˙ t · ˙ y Y = p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y
35 11 34 eqtrd ⊢ W ∈ V ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ≠ Y → X L Y = p ∈ B | ∃ t ∈ K p = 1 ˙ - ˙ t · ˙ X + ˙ t · ˙ Y