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Theorem prlnghpg

Description: If two lines A and B are parallel, then any two points X and Y of B lie on the same half-plane limited by A . Theorem 12.6 of Schwabhauser p. 122. . (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Jul-2026)

Ref Expression
Hypotheses prlnghpg.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
prlnghpg.e No typesetting found for |- E = ( PlnG ` G ) with typecode |-
prlnghpg.p No typesetting found for |- .|| = ( parlnG ` G ) with typecode |-
prlnghpg.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
prlnghpg.1 ⊢ φ → A ∥ ˙ B
prlnghpg.2 ⊢ φ → A ≠ B
prlnghpg.x ⊢ φ → X ∈ B
prlnghpg.y ⊢ φ → Y ∈ B
Assertion prlnghpg ⊢ φ → X hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prlnghpg.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
2 prlnghpg.e Could not format E = ( PlnG ` G ) : No typesetting found for |- E = ( PlnG ` G ) with typecode |-
3 prlnghpg.p Could not format .|| = ( parlnG ` G ) : No typesetting found for |- .|| = ( parlnG ` G ) with typecode |-
4 prlnghpg.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
5 prlnghpg.1 ⊢ φ → A ∥ ˙ B
6 prlnghpg.2 ⊢ φ → A ≠ B
7 prlnghpg.x ⊢ φ → X ∈ B
8 prlnghpg.y ⊢ φ → Y ∈ B
9 eqid ⊢ Base G = Base G
10 eqid ⊢ Itv ⁡ G = Itv ⁡ G
11 1 2 3 4 brprlng ⊢ φ → A ∥ ˙ B ↔ A ∈ ran ⁡ L ∧ B ∈ ran ⁡ L ∧ A = B ∨ ∃ h ∈ ran ⁡ E A ⊆ h ∧ B ⊆ h ∧ A ∩ B = ∅
12 5 11 mpbid ⊢ φ → A ∈ ran ⁡ L ∧ B ∈ ran ⁡ L ∧ A = B ∨ ∃ h ∈ ran ⁡ E A ⊆ h ∧ B ⊆ h ∧ A ∩ B = ∅
13 12 simpld ⊢ φ → A ∈ ran ⁡ L ∧ B ∈ ran ⁡ L
14 13 simpld ⊢ φ → A ∈ ran ⁡ L
15 13 simprd ⊢ φ → B ∈ ran ⁡ L
16 9 1 10 4 15 8 tglnpt ⊢ φ → Y ∈ Base G
17 eleq1w ⊢ a = c → a ∈ Base G ∖ A ↔ c ∈ Base G ∖ A
18 eleq1w ⊢ b = d → b ∈ Base G ∖ A ↔ d ∈ Base G ∖ A
19 17 18 bi2anan9 ⊢ a = c ∧ b = d → a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ↔ c ∈ Base G ∖ A ∧ d ∈ Base G ∖ A
20 oveq12 ⊢ a = c ∧ b = d → a Itv ⁡ G b = c Itv ⁡ G d
21 20 eleq2d ⊢ a = c ∧ b = d → s ∈ a Itv ⁡ G b ↔ s ∈ c Itv ⁡ G d
22 21 rexbidv ⊢ a = c ∧ b = d → ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b ↔ ∃ s ∈ A s ∈ c Itv ⁡ G d
23 eleq1w ⊢ s = t → s ∈ c Itv ⁡ G d ↔ t ∈ c Itv ⁡ G d
24 23 cbvrexvw ⊢ ∃ s ∈ A s ∈ c Itv ⁡ G d ↔ ∃ t ∈ A t ∈ c Itv ⁡ G d
25 22 24 bitrdi ⊢ a = c ∧ b = d → ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b ↔ ∃ t ∈ A t ∈ c Itv ⁡ G d
26 19 25 anbi12d ⊢ a = c ∧ b = d → a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b ↔ c ∈ Base G ∖ A ∧ d ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ t ∈ A t ∈ c Itv ⁡ G d
27 26 cbvopabv ⊢ a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b = c d | c ∈ Base G ∖ A ∧ d ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ t ∈ A t ∈ c Itv ⁡ G d
28 9 1 10 4 15 7 tglnpt ⊢ φ → X ∈ Base G
29 4 adantr ⊢ φ ∧ Y = X → G ∈ 𝒢 Tarski
30 14 adantr ⊢ φ ∧ Y = X → A ∈ ran ⁡ L
31 16 adantr ⊢ φ ∧ Y = X → Y ∈ Base G
32 12 simprd ⊢ φ → A = B ∨ ∃ h ∈ ran ⁡ E A ⊆ h ∧ B ⊆ h ∧ A ∩ B = ∅
33 6 neneqd ⊢ φ → ¬ A = B
34 32 33 orcnd ⊢ φ → ∃ h ∈ ran ⁡ E A ⊆ h ∧ B ⊆ h ∧ A ∩ B = ∅
35 34 simprd ⊢ φ → A ∩ B = ∅
36 35 adantr ⊢ φ ∧ Y ∈ A → A ∩ B = ∅
37 simpr ⊢ φ ∧ Y ∈ A → Y ∈ A
38 8 adantr ⊢ φ ∧ Y ∈ A → Y ∈ B
39 inelcm ⊢ Y ∈ A ∧ Y ∈ B → A ∩ B ≠ ∅
40 37 38 39 syl2anc ⊢ φ ∧ Y ∈ A → A ∩ B ≠ ∅
41 40 neneqd ⊢ φ ∧ Y ∈ A → ¬ A ∩ B = ∅
42 36 41 pm2.65da ⊢ φ → ¬ Y ∈ A
43 42 adantr ⊢ φ ∧ Y = X → ¬ Y ∈ A
44 9 10 1 29 30 31 27 43 hpgid ⊢ φ ∧ Y = X → Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Y
45 simpr ⊢ φ ∧ Y = X → Y = X
46 44 45 breqtrd ⊢ φ ∧ Y = X → Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A X
47 42 adantr ⊢ φ ∧ Y ≠ X → ¬ Y ∈ A
48 35 ad2antrr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X → A ∩ B = ∅
49 simplr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → t ∈ A
50 4 ad4antr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → G ∈ 𝒢 Tarski
51 16 ad4antr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → Y ∈ Base G
52 28 ad4antr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → X ∈ Base G
53 14 ad4antr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → A ∈ ran ⁡ L
54 9 1 10 50 53 49 tglnpt ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → t ∈ Base G
55 simp-4r ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → Y ≠ X
56 simpr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → t ∈ Y Itv ⁡ G X
57 9 10 1 50 51 52 54 55 56 btwnlng1 ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → t ∈ Y L X
58 15 ad4antr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → B ∈ ran ⁡ L
59 8 ad4antr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → Y ∈ B
60 7 ad4antr ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → X ∈ B
61 9 10 1 50 51 52 55 55 58 59 60 tglinethru ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → B = Y L X
62 57 61 eleqtrrd ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → t ∈ B
63 inelcm ⊢ t ∈ A ∧ t ∈ B → A ∩ B ≠ ∅
64 49 62 63 syl2anc ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ∧ t ∈ A ∧ t ∈ Y Itv ⁡ G X → A ∩ B ≠ ∅
65 eqid ⊢ dist ⁡ G = dist ⁡ G
66 9 65 10 27 16 28 islnopp ⊢ φ → Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ↔ ¬ Y ∈ A ∧ ¬ X ∈ A ∧ ∃ t ∈ A t ∈ Y Itv ⁡ G X
67 66 adantr ⊢ φ ∧ Y ≠ X → Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X ↔ ¬ Y ∈ A ∧ ¬ X ∈ A ∧ ∃ t ∈ A t ∈ Y Itv ⁡ G X
68 67 simplbda ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X → ∃ t ∈ A t ∈ Y Itv ⁡ G X
69 64 68 r19.29a ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X → A ∩ B ≠ ∅
70 69 neneqd ⊢ φ ∧ Y ≠ X ∧ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X → ¬ A ∩ B = ∅
71 48 70 pm2.65da ⊢ φ ∧ Y ≠ X → ¬ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X
72 simpr ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → B ⊆ h
73 4 ad3antrrr ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → G ∈ 𝒢 Tarski
74 simpllr ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → h ∈ ran ⁡ E
75 14 ad3antrrr ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → A ∈ ran ⁡ L
76 7 ad3antrrr ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → X ∈ B
77 72 76 sseldd ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → X ∈ h
78 35 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ A → A ∩ B = ∅
79 simpr ⊢ φ ∧ X ∈ A → X ∈ A
80 7 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ A → X ∈ B
81 inelcm ⊢ X ∈ A ∧ X ∈ B → A ∩ B ≠ ∅
82 79 80 81 syl2anc ⊢ φ ∧ X ∈ A → A ∩ B ≠ ∅
83 82 neneqd ⊢ φ ∧ X ∈ A → ¬ A ∩ B = ∅
84 78 83 pm2.65da ⊢ φ → ¬ X ∈ A
85 84 ad3antrrr ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → ¬ X ∈ A
86 77 85 eldifd ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → X ∈ h ∖ A
87 simplr ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → A ⊆ h
88 9 1 2 73 74 75 86 87 plng3p ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → h = A E X
89 72 88 sseqtrd ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → B ⊆ A E X
90 8 ad3antrrr ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → Y ∈ B
91 89 90 sseldd ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → Y ∈ A E X
92 91 anasss ⊢ φ ∧ h ∈ ran ⁡ E ∧ A ⊆ h ∧ B ⊆ h → Y ∈ A E X
93 34 simpld ⊢ φ → ∃ h ∈ ran ⁡ E A ⊆ h ∧ B ⊆ h
94 92 93 r19.29a ⊢ φ → Y ∈ A E X
95 28 84 eldifd ⊢ φ → X ∈ Base G ∖ A
96 9 10 1 2 4 14 95 27 16 elplng ⊢ φ → Y ∈ A E X ↔ Y ∈ A ∨ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A X ∨ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X
97 94 96 mpbid ⊢ φ → Y ∈ A ∨ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A X ∨ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X
98 97 adantr ⊢ φ ∧ Y ≠ X → Y ∈ A ∨ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A X ∨ Y a b | a ∈ Base G ∖ A ∧ b ∈ Base G ∖ A ∧ ∃ s ∈ A s ∈ a Itv ⁡ G b X
99 47 71 98 ecase13d ⊢ φ ∧ Y ≠ X → Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A X
100 46 99 pm2.61dane ⊢ φ → Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A X
101 9 10 1 4 14 16 27 28 100 hpgcom ⊢ φ → X hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Y