Metamath Proof Explorer


Theorem lnext

Description: Extend a line with a missing point. Theorem 4.14 of Schwabhauser p. 37. (Contributed by Thierry Arnoux, 27-Apr-2019)

Ref Expression
Hypotheses tglngval.p ⊢ P = Base G
tglngval.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
tglngval.i ⊢ I = Itv ⁡ G
tglngval.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
tglngval.x ⊢ φ → X ∈ P
tglngval.y ⊢ φ → Y ∈ P
tgcolg.z ⊢ φ → Z ∈ P
lnxfr.r ⊢ ∼ ˙ = ∼ 𝒢 ⁡ G
lnxfr.a ⊢ φ → A ∈ P
lnxfr.b ⊢ φ → B ∈ P
lnxfr.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
lnext.1 ⊢ φ → Y ∈ X L Z ∨ X = Z
lnext.2 ⊢ φ → X - ˙ Y = A - ˙ B
Assertion lnext ⊢ φ → ∃ c ∈ P ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tglngval.p ⊢ P = Base G
2 tglngval.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
3 tglngval.i ⊢ I = Itv ⁡ G
4 tglngval.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
5 tglngval.x ⊢ φ → X ∈ P
6 tglngval.y ⊢ φ → Y ∈ P
7 tgcolg.z ⊢ φ → Z ∈ P
8 lnxfr.r ⊢ ∼ ˙ = ∼ 𝒢 ⁡ G
9 lnxfr.a ⊢ φ → A ∈ P
10 lnxfr.b ⊢ φ → B ∈ P
11 lnxfr.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
12 lnext.1 ⊢ φ → Y ∈ X L Z ∨ X = Z
13 lnext.2 ⊢ φ → X - ˙ Y = A - ˙ B
14 1 11 3 4 9 10 6 7 axtgsegcon ⊢ φ → ∃ c ∈ P B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z
15 14 adantr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z → ∃ c ∈ P B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z
16 4 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → G ∈ 𝒢 Tarski
17 5 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → X ∈ P
18 6 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → Y ∈ P
19 7 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → Z ∈ P
20 9 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → A ∈ P
21 10 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → B ∈ P
22 simplr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → c ∈ P
23 13 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → X - ˙ Y = A - ˙ B
24 simprr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → B - ˙ c = Y - ˙ Z
25 24 eqcomd ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → Y - ˙ Z = B - ˙ c
26 simpllr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → Y ∈ X I Z
27 simprl ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → B ∈ A I c
28 1 11 3 16 17 18 19 20 21 22 26 27 23 25 tgcgrextend ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → X - ˙ Z = A - ˙ c
29 1 11 3 16 17 19 20 22 28 tgcgrcomlr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → Z - ˙ X = c - ˙ A
30 1 11 8 16 17 18 19 20 21 22 23 25 29 trgcgr ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P ∧ B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
31 30 ex ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z ∧ c ∈ P → B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
32 31 reximdva ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z → ∃ c ∈ P B ∈ A I c ∧ B - ˙ c = Y - ˙ Z → ∃ c ∈ P ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
33 15 32 mpd ⊢ φ ∧ Y ∈ X I Z → ∃ c ∈ P ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
34 1 11 3 4 10 9 5 7 axtgsegcon ⊢ φ → ∃ c ∈ P A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z
35 34 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z → ∃ c ∈ P A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z
36 4 ad3antrrr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → G ∈ 𝒢 Tarski
37 5 ad3antrrr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → X ∈ P
38 6 ad3antrrr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → Y ∈ P
39 7 ad3antrrr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → Z ∈ P
40 9 ad3antrrr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → A ∈ P
41 10 ad3antrrr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → B ∈ P
42 simplr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → c ∈ P
43 13 ad3antrrr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → X - ˙ Y = A - ˙ B
44 simpllr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → X ∈ Y I Z
45 simprl ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → A ∈ B I c
46 1 11 3 36 37 38 40 41 43 tgcgrcomlr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → Y - ˙ X = B - ˙ A
47 simprr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → A - ˙ c = X - ˙ Z
48 47 eqcomd ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → X - ˙ Z = A - ˙ c
49 1 11 3 36 38 37 39 41 40 42 44 45 46 48 tgcgrextend ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → Y - ˙ Z = B - ˙ c
50 1 11 3 36 37 39 40 42 48 tgcgrcomlr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → Z - ˙ X = c - ˙ A
51 1 11 8 36 37 38 39 40 41 42 43 49 50 trgcgr ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P ∧ A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
52 51 ex ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z ∧ c ∈ P → A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
53 52 reximdva ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z → ∃ c ∈ P A ∈ B I c ∧ A - ˙ c = X - ˙ Z → ∃ c ∈ P ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
54 35 53 mpd ⊢ φ ∧ X ∈ Y I Z → ∃ c ∈ P ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
55 4 adantr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → G ∈ 𝒢 Tarski
56 5 adantr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → X ∈ P
57 7 adantr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → Z ∈ P
58 6 adantr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → Y ∈ P
59 9 adantr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → A ∈ P
60 10 adantr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → B ∈ P
61 simpr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → Z ∈ X I Y
62 13 adantr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → X - ˙ Y = A - ˙ B
63 1 11 3 8 55 56 57 58 59 60 61 62 tgcgrxfr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → ∃ c ∈ P c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩
64 4 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → G ∈ 𝒢 Tarski
65 5 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → X ∈ P
66 7 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → Z ∈ P
67 6 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → Y ∈ P
68 9 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → A ∈ P
69 simplr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → c ∈ P
70 10 ad3antrrr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → B ∈ P
71 simprr ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩
72 1 11 3 8 64 65 66 67 68 69 70 71 cgr3swap23 ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P ∧ c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
73 72 ex ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y ∧ c ∈ P → c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
74 73 reximdva ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → ∃ c ∈ P c ∈ A I B ∧ ⟨“ XZY ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ AcB ”⟩ → ∃ c ∈ P ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
75 63 74 mpd ⊢ φ ∧ Z ∈ X I Y → ∃ c ∈ P ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩
76 1 2 3 4 5 7 6 tgcolg ⊢ φ → Y ∈ X L Z ∨ X = Z ↔ Y ∈ X I Z ∨ X ∈ Y I Z ∨ Z ∈ X I Y
77 12 76 mpbid ⊢ φ → Y ∈ X I Z ∨ X ∈ Y I Z ∨ Z ∈ X I Y
78 33 54 75 77 mpjao3dan ⊢ φ → ∃ c ∈ P ⟨“ XYZ ”⟩ ∼ ˙ ⟨“ ABc ”⟩