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Theorem prlngmolem1

Description: Lemma for prlngmo : Contradiction: Assuming two different parallels B and C having a common point X exist to a line A , the geometry cannot be Euclidean (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Jul-2026)

Ref Expression
Hypotheses prlngeu.p P = Base G
prlngeu.l L = Line 𝒢 G
prlngeu.r No typesetting found for |- .|| = ( parlnG ` G ) with typecode |-
prlngeu.g φ G 𝒢 Tarski
prlngeu.a φ A ran L
prlngeu.x φ X P A
prlngmolem1.o O = a b | a P B b P B y B y a I b
prlngmolem1.q Q = a b | a P A b P A w A w a I b
prlngmolem1.i I = Itv G
prlngmolem1.b φ B ran L
prlngmolem1.c φ C ran L
prlngmolem1.1 φ A ˙ B
prlngmolem1.2 φ A ˙ C
prlngmolem1.3 φ X B
prlngmolem1.4 φ X C
prlngmolem1.t φ T A
prlngmolem1.w φ W C B
prlngmolem1.5 φ B C
prlngmolem1.6 φ W O T
Assertion prlngmolem1 φ ¬ G 𝒢 Tarski E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prlngeu.p P = Base G
2 prlngeu.l L = Line 𝒢 G
3 prlngeu.r Could not format .|| = ( parlnG ` G ) : No typesetting found for |- .|| = ( parlnG ` G ) with typecode |-
4 prlngeu.g φ G 𝒢 Tarski
5 prlngeu.a φ A ran L
6 prlngeu.x φ X P A
7 prlngmolem1.o O = a b | a P B b P B y B y a I b
8 prlngmolem1.q Q = a b | a P A b P A w A w a I b
9 prlngmolem1.i I = Itv G
10 prlngmolem1.b φ B ran L
11 prlngmolem1.c φ C ran L
12 prlngmolem1.1 φ A ˙ B
13 prlngmolem1.2 φ A ˙ C
14 prlngmolem1.3 φ X B
15 prlngmolem1.4 φ X C
16 prlngmolem1.t φ T A
17 prlngmolem1.w φ W C B
18 prlngmolem1.5 φ B C
19 prlngmolem1.6 φ W O T
20 4 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v G 𝒢 Tarski
21 20 ad3antrrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski
22 21 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s G 𝒢 Tarski
23 5 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T A ran L
24 23 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s A ran L
25 simp-5r φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s r P
26 6 eldifad φ X P
27 26 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v X P
28 27 ad3antrrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X P
29 28 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s X P
30 eqid Could not format ( PlnG ` G ) = ( PlnG ` G ) : No typesetting found for |- ( PlnG ` G ) = ( PlnG ` G ) with typecode |-
31 12 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T A ˙ B
32 31 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s A ˙ B
33 6 eldifbd φ ¬ X A
34 nelne1 X B ¬ X A B A
35 14 33 34 syl2anc φ B A
36 35 necomd φ A B
37 36 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T A B
38 37 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s A B
39 10 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v B ran L
40 simp-5r φ y B y W I T v P X W I v X v y B
41 1 2 9 20 39 40 tglnpt φ y B y W I T v P X W I v X v y P
42 41 ad3antrrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y P
43 42 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s y P
44 nelne1 X C ¬ X A C A
45 15 33 44 syl2anc φ C A
46 45 necomd φ A C
47 2 3 4 13 46 prlngin0 φ A C =
48 47 ad9antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y A C =
49 16 ad9antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y T A
50 21 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y G 𝒢 Tarski
51 17 eldifad φ W C
52 1 2 9 4 11 51 tglnpt φ W P
53 52 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v W P
54 53 ad4antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y W P
55 28 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y X P
56 1 2 9 4 5 16 tglnpt φ T P
57 56 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v T P
58 57 ad4antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y T P
59 17 eldifbd φ ¬ W B
60 nelne2 X B ¬ W B X W
61 14 59 60 syl2anc φ X W
62 61 necomd φ W X
63 62 ad9antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y W X
64 simpr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y X = y
65 simp-4r φ y B y W I T v P X W I v X v y W I T
66 65 ad4antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y y W I T
67 64 66 eqeltrd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y X W I T
68 1 9 2 50 54 55 58 63 67 btwnlng3 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y T W L X
69 1 9 2 4 52 26 62 62 11 51 15 tglinethru φ C = W L X
70 69 ad9antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y C = W L X
71 68 70 eleqtrrd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y T C
72 49 71 elind φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y T A C
73 72 ne0d φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y A C
74 73 neneqd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X = y ¬ A C =
75 48 74 pm2.65da φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ X = y
76 75 neqned φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y
77 76 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s X y
78 simpllr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s y X I r
79 1 9 2 22 29 43 25 77 78 btwnlng3 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s r X L y
80 39 ad3antrrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T B ran L
81 14 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X B
82 40 ad3antrrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y B
83 1 9 2 21 28 42 76 76 80 81 82 tglinethru φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T B = X L y
84 83 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s B = X L y
85 79 84 eleqtrrd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s r B
86 81 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s X B
87 2 30 3 22 32 38 85 86 prlnghpg φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s r hp 𝒢 G A X
88 simp-4r φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s s P
89 13 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T A ˙ C
90 89 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s A ˙ C
91 46 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T A C
92 91 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s A C
93 15 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X C
94 93 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s X C
95 simpllr φ y B y W I T v P X W I v X v v P
96 95 ad3antrrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T v P
97 96 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s v P
98 simp-4r φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X v
99 98 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s X v
100 simplr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s v X I s
101 1 9 2 22 29 97 88 99 100 btwnlng3 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s s X L v
102 11 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T C ran L
103 20 ad2antrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v G 𝒢 Tarski
104 53 ad2antrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v W P
105 27 ad2antrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v X P
106 95 ad2antrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v v P
107 62 ad7antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v W X
108 simplr φ y B y W I T v P X W I v X v X W I v
109 108 ad2antrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v X W I v
110 1 9 2 103 104 105 106 107 109 btwnlng3 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v v W L X
111 69 ad7antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v C = W L X
112 110 111 eleqtrrd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v v C
113 112 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T v C
114 1 9 2 21 28 96 98 98 102 93 113 tglinethru φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T C = X L v
115 114 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s C = X L v
116 101 115 eleqtrrd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s s C
117 2 30 3 22 90 92 94 116 prlnghpg φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s X hp 𝒢 G A s
118 1 9 2 22 24 25 8 29 87 88 117 hpgtr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s r hp 𝒢 G A s
119 118 3anasss φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s r hp 𝒢 G A s
120 eqid dist G = dist G
121 16 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T T A
122 121 ad5antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s T A
123 1 9 2 8 22 24 25 29 87 hpgne1 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s ¬ r A
124 2 30 3 22 90 92 116 94 prlnghpg φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s s hp 𝒢 G A X
125 1 9 2 8 22 24 88 29 124 hpgne1 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s ¬ s A
126 simpr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s T r I s
127 1 120 9 8 25 88 122 123 125 126 islnoppd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s r Q s
128 1 9 2 8 22 24 25 88 127 lnoppnhpg φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s ¬ r hp 𝒢 G A s
129 128 3anasss φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P y X I r v X I s T r I s ¬ r hp 𝒢 G A s
130 119 129 pm2.65da φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P ¬ y X I r v X I s T r I s
131 130 anasss φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P ¬ y X I r v X I s T r I s
132 131 ralrimivva φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T r P s P ¬ y X I r v X I s T r I s
133 ralnex2 r P s P ¬ y X I r v X I s T r I s ¬ r P s P y X I r v X I s T r I s
134 132 133 sylib φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ r P s P y X I r v X I s T r I s
135 simpr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E G 𝒢 Tarski E
136 28 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E X P
137 21 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E G 𝒢 Tarski
138 80 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E B ran L
139 82 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E y B
140 1 2 9 137 138 139 tglnpt φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E y P
141 96 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E v P
142 simpllr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T z P
143 142 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E z P
144 57 ad4antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E T P
145 simplr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E z X I T
146 simpllr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E z y I v
147 47 ad9antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v A C =
148 16 ad9antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v T A
149 21 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v G 𝒢 Tarski
150 104 ad2antrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v W P
151 42 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v y P
152 57 ad4antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v T P
153 59 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ W B
154 nelne2 y B ¬ W B y W
155 82 153 154 syl2anc φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y W
156 155 necomd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W y
157 156 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v W y
158 65 ad4antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v y W I T
159 1 9 2 149 150 151 152 157 158 btwnlng3 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v T W L y
160 104 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W P
161 81 153 elnelneq2d φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ X = W
162 21 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v G 𝒢 Tarski
163 160 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v W P
164 28 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v X P
165 109 ad2antrr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v X W I v
166 simpr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v W = v
167 166 oveq2d φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v W I W = W I v
168 165 167 eleqtrrd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v X W I W
169 1 120 9 162 163 164 168 axtgbtwnid φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v W = X
170 169 eqcomd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W = v X = W
171 161 170 mtand φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ W = v
172 171 neqned φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W v
173 51 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T W C
174 1 9 2 21 160 96 172 172 102 173 113 tglinethru φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T C = W L v
175 174 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v C = W L v
176 simpr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v y = v
177 176 oveq2d φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v W L y = W L v
178 175 177 eqtr4d φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v C = W L y
179 159 178 eleqtrrd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v T C
180 148 179 elind φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v T A C
181 180 ne0d φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v A C
182 181 neneqd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y = v ¬ A C =
183 147 182 pm2.65da φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ y = v
184 183 neqned φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T y v
185 simplr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T z y I v
186 1 9 2 21 42 96 142 184 185 btwnlng1 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T z y L v
187 18 neneqd φ ¬ B = C
188 187 ad8antr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ B = C
189 21 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v G 𝒢 Tarski
190 28 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v X P
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194 76 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v X y
195 1 9 2 189 190 193 194 tgelrnln φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v X L y ran L
196 1 9 2 189 190 193 194 tglinerflx1 φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v X X L y
197 simpr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v X y L v
198 184 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v y v
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200 1 9 2 189 190 191 192 192 195 196 199 tglinethru φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v X L y = X L v
201 83 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v B = X L y
202 114 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v C = X L v
203 200 201 202 3eqtr4d φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X y L v B = C
204 188 203 mtand φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ X y L v
205 nelne2 z y L v ¬ X y L v z X
206 186 204 205 syl2anc φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T z X
207 206 necomd φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T X z
208 207 adantr φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E X z
209 1 120 9 135 136 140 141 143 144 145 146 208 axtgeucl φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T G 𝒢 Tarski E r P s P y X I r v X I s T r I s
210 134 209 mtand φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ G 𝒢 Tarski E
211 210 anasss φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T ¬ G 𝒢 Tarski E
212 1 120 9 20 53 41 57 65 tgbtwncom φ y B y W I T v P X W I v X v y T I W
213 1 120 9 20 53 27 95 108 tgbtwncom φ y B y W I T v P X W I v X v X v I W
214 1 120 9 20 57 95 53 41 27 212 213 axtgpasch φ y B y W I T v P X W I v X v z P z y I v z X I T
215 211 214 r19.29a φ y B y W I T v P X W I v X v ¬ G 𝒢 Tarski E
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