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Theorem segleantisym

Description: Antisymmetry law for segment comparison. Theorem 5.9 of Schwabhauser p. 42. (Contributed by Scott Fenton, 14-Oct-2013)

Ref Expression
Assertion segleantisym ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N → A B Seg ≤ C D ∧ C D Seg ≤ A B → A B Cgr C D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 brsegle ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N → A B Seg ≤ C D ↔ ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N y Btwn C D ∧ A B Cgr C y
2 brsegle2 ⊢ N ∈ ℕ ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N → C D Seg ≤ A B ↔ ∃ t ∈ 𝔼 ⁡ N D Btwn C t ∧ C t Cgr A B
3 2 3com23 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N → C D Seg ≤ A B ↔ ∃ t ∈ 𝔼 ⁡ N D Btwn C t ∧ C t Cgr A B
4 1 3 anbi12d ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N → A B Seg ≤ C D ∧ C D Seg ≤ A B ↔ ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ ∃ t ∈ 𝔼 ⁡ N D Btwn C t ∧ C t Cgr A B
5 reeanv ⊢ ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ t ∈ 𝔼 ⁡ N y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B ↔ ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ ∃ t ∈ 𝔼 ⁡ N D Btwn C t ∧ C t Cgr A B
6 4 5 bitr4di ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N → A B Seg ≤ C D ∧ C D Seg ≤ A B ↔ ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ t ∈ 𝔼 ⁡ N y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B
7 simpl1 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → N ∈ ℕ
8 simpl3l ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → C ∈ 𝔼 ⁡ N
9 simprr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → t ∈ 𝔼 ⁡ N
10 simprl ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → y ∈ 𝔼 ⁡ N
11 simpl3r ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → D ∈ 𝔼 ⁡ N
12 simprll ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → y Btwn C D
13 simprrl ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → D Btwn C t
14 7 8 10 11 9 12 13 btwnexchand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → y Btwn C t
15 simpl2l ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → A ∈ 𝔼 ⁡ N
16 simpl2r ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → B ∈ 𝔼 ⁡ N
17 simprrr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → C t Cgr A B
18 simprlr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → A B Cgr C y
19 7 8 9 15 16 8 10 17 18 cgrtrand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → C t Cgr C y
20 7 8 9 10 14 19 endofsegidand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → t = y
21 opeq2 ⊢ t = y → C t = C y
22 21 breq2d ⊢ t = y → D Btwn C t ↔ D Btwn C y
23 21 breq1d ⊢ t = y → C t Cgr A B ↔ C y Cgr A B
24 22 23 anbi12d ⊢ t = y → D Btwn C t ∧ C t Cgr A B ↔ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B
25 24 anbi2d ⊢ t = y → y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B ↔ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B
26 25 anbi2d ⊢ t = y → N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B ↔ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B
27 simprrl ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → D Btwn C y
28 7 11 8 10 27 btwncomand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → D Btwn y C
29 simprll ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → y Btwn C D
30 7 10 8 11 29 btwncomand ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → y Btwn D C
31 btwnswapid ⊢ N ∈ ℕ ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N → D Btwn y C ∧ y Btwn D C → D = y
32 7 11 10 8 31 syl13anc ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → D Btwn y C ∧ y Btwn D C → D = y
33 32 adantr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → D Btwn y C ∧ y Btwn D C → D = y
34 28 30 33 mp2and ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → D = y
35 simprlr ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → A B Cgr C y
36 opeq2 ⊢ D = y → C D = C y
37 36 breq2d ⊢ D = y → A B Cgr C D ↔ A B Cgr C y
38 35 37 syl5ibrcom ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → D = y → A B Cgr C D
39 34 38 mpd ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C y ∧ C y Cgr A B → A B Cgr C D
40 26 39 biimtrdi ⊢ t = y → N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → A B Cgr C D
41 20 40 mpcom ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → A B Cgr C D
42 41 exp31 ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N → y ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ t ∈ 𝔼 ⁡ N → y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → A B Cgr C D
43 42 rexlimdvv ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N → ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ t ∈ 𝔼 ⁡ N y Btwn C D ∧ A B Cgr C y ∧ D Btwn C t ∧ C t Cgr A B → A B Cgr C D
44 6 43 sylbid ⊢ N ∈ ℕ ∧ A ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ B ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ C ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ D ∈ 𝔼 ⁡ N → A B Seg ≤ C D ∧ C D Seg ≤ A B → A B Cgr C D