Metamath Proof Explorer


Theorem tgdim01

Description: In geometries of dimension less than 2, all points are colinear. (Contributed by Thierry Arnoux, 27-Aug-2019)

Ref Expression
Hypotheses tgdim01.p ⊢ P = Base G
tgdim01.i ⊢ I = Itv ⁡ G
tgdim01.g ⊢ φ → G ∈ V
tgdim01.1 ⊢ φ → ¬ G Dim 𝒢 ≥ 2
tgdim01.x ⊢ φ → X ∈ P
tgdim01.y ⊢ φ → Y ∈ P
tgdim01.z ⊢ φ → Z ∈ P
Assertion tgdim01 ⊢ φ → Z ∈ X I Y ∨ X ∈ Z I Y ∨ Y ∈ X I Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tgdim01.p ⊢ P = Base G
2 tgdim01.i ⊢ I = Itv ⁡ G
3 tgdim01.g ⊢ φ → G ∈ V
4 tgdim01.1 ⊢ φ → ¬ G Dim 𝒢 ≥ 2
5 tgdim01.x ⊢ φ → X ∈ P
6 tgdim01.y ⊢ φ → Y ∈ P
7 tgdim01.z ⊢ φ → Z ∈ P
8 eqid ⊢ dist ⁡ G = dist ⁡ G
9 1 8 2 istrkg2ld ⊢ G ∈ V → G Dim 𝒢 ≥ 2 ↔ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
10 3 9 syl ⊢ φ → G Dim 𝒢 ≥ 2 ↔ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
11 4 10 mtbid ⊢ φ → ¬ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
12 rexnal3 ⊢ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ¬ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ z ∈ P z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
13 12 con2bii ⊢ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ z ∈ P z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ¬ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
14 11 13 sylibr ⊢ φ → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ z ∈ P z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
15 oveq1 ⊢ x = X → x I y = X I y
16 15 eleq2d ⊢ x = X → z ∈ x I y ↔ z ∈ X I y
17 eleq1 ⊢ x = X → x ∈ z I y ↔ X ∈ z I y
18 oveq1 ⊢ x = X → x I z = X I z
19 18 eleq2d ⊢ x = X → y ∈ x I z ↔ y ∈ X I z
20 16 17 19 3orbi123d ⊢ x = X → z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ z ∈ X I y ∨ X ∈ z I y ∨ y ∈ X I z
21 oveq2 ⊢ y = Y → X I y = X I Y
22 21 eleq2d ⊢ y = Y → z ∈ X I y ↔ z ∈ X I Y
23 oveq2 ⊢ y = Y → z I y = z I Y
24 23 eleq2d ⊢ y = Y → X ∈ z I y ↔ X ∈ z I Y
25 eleq1 ⊢ y = Y → y ∈ X I z ↔ Y ∈ X I z
26 22 24 25 3orbi123d ⊢ y = Y → z ∈ X I y ∨ X ∈ z I y ∨ y ∈ X I z ↔ z ∈ X I Y ∨ X ∈ z I Y ∨ Y ∈ X I z
27 eleq1 ⊢ z = Z → z ∈ X I Y ↔ Z ∈ X I Y
28 oveq1 ⊢ z = Z → z I Y = Z I Y
29 28 eleq2d ⊢ z = Z → X ∈ z I Y ↔ X ∈ Z I Y
30 oveq2 ⊢ z = Z → X I z = X I Z
31 30 eleq2d ⊢ z = Z → Y ∈ X I z ↔ Y ∈ X I Z
32 27 29 31 3orbi123d ⊢ z = Z → z ∈ X I Y ∨ X ∈ z I Y ∨ Y ∈ X I z ↔ Z ∈ X I Y ∨ X ∈ Z I Y ∨ Y ∈ X I Z
33 20 26 32 rspc3v ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ Z ∈ P → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ z ∈ P z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z → Z ∈ X I Y ∨ X ∈ Z I Y ∨ Y ∈ X I Z
34 33 imp ⊢ X ∈ P ∧ Y ∈ P ∧ Z ∈ P ∧ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P ∀ z ∈ P z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z → Z ∈ X I Y ∨ X ∈ Z I Y ∨ Y ∈ X I Z
35 5 6 7 14 34 syl31anc ⊢ φ → Z ∈ X I Y ∨ X ∈ Z I Y ∨ Y ∈ X I Z