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Theorem symquadmid

Description: In a symmetrical quadrilateral, the midpoints of the diagonals coincide. Corollary of Lemma 7.21 of Schwabhauser p. 52. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Jul-2026)

Ref Expression
Hypotheses symquadmid.p ⊢ P = Base G
symquadmid.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
symquadmid.i ⊢ I = Itv ⁡ G
symquadmid.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
symquadmid.m ⊢ M = mid 𝒢 ⁡ G
symquadmid.o ⊢ O = a b | a ∈ P ∖ X L Z ∧ b ∈ P ∖ X L Z ∧ ∃ t ∈ X L Z t ∈ a I b
symquadmid.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
symquadmid.x ⊢ φ → X ∈ P
symquadmid.y ⊢ φ → Y ∈ P
symquadmid.z ⊢ φ → Z ∈ P
symquadmid.w ⊢ φ → W ∈ P
symquadmid.2 ⊢ φ → ¬ X ∈ Y L Z ∨ Y = Z
symquadmid.3 ⊢ φ → Y ≠ W
symquadmid.4 ⊢ φ → X - ˙ Y = Z - ˙ W
symquadmid.5 ⊢ φ → Y - ˙ Z = W - ˙ X
symquadmid.6 ⊢ φ → Y O W
Assertion symquadmid ⊢ φ → X M Z = Y M W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 symquadmid.p ⊢ P = Base G
2 symquadmid.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
3 symquadmid.i ⊢ I = Itv ⁡ G
4 symquadmid.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
5 symquadmid.m ⊢ M = mid 𝒢 ⁡ G
6 symquadmid.o ⊢ O = a b | a ∈ P ∖ X L Z ∧ b ∈ P ∖ X L Z ∧ ∃ t ∈ X L Z t ∈ a I b
7 symquadmid.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
8 symquadmid.x ⊢ φ → X ∈ P
9 symquadmid.y ⊢ φ → Y ∈ P
10 symquadmid.z ⊢ φ → Z ∈ P
11 symquadmid.w ⊢ φ → W ∈ P
12 symquadmid.2 ⊢ φ → ¬ X ∈ Y L Z ∨ Y = Z
13 symquadmid.3 ⊢ φ → Y ≠ W
14 symquadmid.4 ⊢ φ → X - ˙ Y = Z - ˙ W
15 symquadmid.5 ⊢ φ → Y - ˙ Z = W - ˙ X
16 symquadmid.6 ⊢ φ → Y O W
17 eqid ⊢ pInv 𝒢 ⁡ G = pInv 𝒢 ⁡ G
18 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → G ∈ 𝒢 Tarski
19 eqid ⊢ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ t = pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ t
20 8 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X ∈ P
21 9 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Y ∈ P
22 10 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Z ∈ P
23 11 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → W ∈ P
24 1 3 4 7 8 9 10 12 ncolne2 ⊢ φ → X ≠ Z
25 1 3 4 7 8 10 24 tgelrnln ⊢ φ → X L Z ∈ ran ⁡ L
26 25 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X L Z ∈ ran ⁡ L
27 simplr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → t ∈ X L Z
28 1 4 3 18 26 27 tglnpt ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → t ∈ P
29 12 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → ¬ X ∈ Y L Z ∨ Y = Z
30 13 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Y ≠ W
31 14 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X - ˙ Y = Z - ˙ W
32 15 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Y - ˙ Z = W - ˙ X
33 27 orcd ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → t ∈ X L Z ∨ X = Z
34 simpr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → t ∈ Y I W
35 1 3 4 18 21 23 28 30 34 btwnlng1 ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → t ∈ Y L W
36 35 orcd ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → t ∈ Y L W ∨ Y = W
37 1 2 3 4 17 18 19 20 21 22 23 28 29 30 31 32 33 36 symquadlem ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X = pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ t ⁡ Z
38 1 4 3 7 9 10 8 12 ncoltgdim2 ⊢ φ → G Dim 𝒢 ≥ 2
39 38 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → G Dim 𝒢 ≥ 2
40 1 2 3 18 39 22 20 17 28 ismidb ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X = pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ t ⁡ Z ↔ Z mid 𝒢 ⁡ G X = t
41 37 40 mpbid ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Z mid 𝒢 ⁡ G X = t
42 1 2 3 18 39 20 22 midcom ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X mid 𝒢 ⁡ G Z = Z mid 𝒢 ⁡ G X
43 1 2 3 18 39 21 23 midcom ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Y mid 𝒢 ⁡ G W = W mid 𝒢 ⁡ G Y
44 15 eqcomd ⊢ φ → W - ˙ X = Y - ˙ Z
45 1 2 3 7 11 8 9 10 44 tgcgrcomlr ⊢ φ → X - ˙ W = Z - ˙ Y
46 45 eqcomd ⊢ φ → Z - ˙ Y = X - ˙ W
47 46 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Z - ˙ Y = X - ˙ W
48 1 2 3 7 8 9 10 11 14 tgcgrcomlr ⊢ φ → Y - ˙ X = W - ˙ Z
49 48 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Y - ˙ X = W - ˙ Z
50 1 4 3 7 9 10 8 12 ncolrot2 ⊢ φ → ¬ Z ∈ X L Y ∨ X = Y
51 1 4 3 7 8 9 10 50 ncolcom ⊢ φ → ¬ Z ∈ Y L X ∨ Y = X
52 51 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → ¬ Z ∈ Y L X ∨ Y = X
53 1 3 4 7 8 10 24 tglinecom ⊢ φ → X L Z = Z L X
54 53 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X L Z = Z L X
55 27 54 eleqtrd ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → t ∈ Z L X
56 1 2 4 18 22 21 20 23 47 49 52 30 55 35 symquadprlnglem ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → ¬ W ∈ X L Y ∨ X = Y
57 1 4 3 18 20 21 23 56 ncolcom ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → ¬ W ∈ Y L X ∨ Y = X
58 1 4 3 18 21 20 23 57 ncolrot1 ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → ¬ Y ∈ X L W ∨ X = W
59 24 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X ≠ Z
60 45 ad2antrr ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X - ˙ W = Z - ˙ Y
61 1 2 3 4 17 18 19 21 20 23 22 28 58 59 49 60 36 33 symquadlem ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Y = pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ t ⁡ W
62 1 2 3 18 39 23 21 17 28 ismidb ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Y = pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ t ⁡ W ↔ W mid 𝒢 ⁡ G Y = t
63 61 62 mpbid ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → W mid 𝒢 ⁡ G Y = t
64 43 63 eqtrd ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → Y mid 𝒢 ⁡ G W = t
65 41 42 64 3eqtr4d ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X mid 𝒢 ⁡ G Z = Y mid 𝒢 ⁡ G W
66 5 oveqi ⊢ X M Z = X mid 𝒢 ⁡ G Z
67 5 oveqi ⊢ Y M W = Y mid 𝒢 ⁡ G W
68 65 66 67 3eqtr4g ⊢ φ ∧ t ∈ X L Z ∧ t ∈ Y I W → X M Z = Y M W
69 1 2 3 6 9 11 islnopp ⊢ φ → Y O W ↔ ¬ Y ∈ X L Z ∧ ¬ W ∈ X L Z ∧ ∃ t ∈ X L Z t ∈ Y I W
70 16 69 mpbid ⊢ φ → ¬ Y ∈ X L Z ∧ ¬ W ∈ X L Z ∧ ∃ t ∈ X L Z t ∈ Y I W
71 70 simprd ⊢ φ → ∃ t ∈ X L Z t ∈ Y I W
72 68 71 r19.29a ⊢ φ → X M Z = Y M W