Metamath Proof Explorer


Theorem trgcopyeu

Description: Triangle construction: a copy of a given triangle can always be constructed in such a way that one side is lying on a half-line, and the third vertex is on a given half-plane: uniqueness part. Second part of Theorem 10.16 of Schwabhauser p. 92. (Contributed by Thierry Arnoux, 8-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses trgcopy.p ⊢ P = Base G
trgcopy.m ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
trgcopy.i ⊢ I = Itv ⁡ G
trgcopy.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
trgcopy.k ⊢ K = hl 𝒢 ⁡ G
trgcopy.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
trgcopy.a ⊢ φ → A ∈ P
trgcopy.b ⊢ φ → B ∈ P
trgcopy.c ⊢ φ → C ∈ P
trgcopy.d ⊢ φ → D ∈ P
trgcopy.e ⊢ φ → E ∈ P
trgcopy.f ⊢ φ → F ∈ P
trgcopy.1 ⊢ φ → ¬ A ∈ B L C ∨ B = C
trgcopy.2 ⊢ φ → ¬ D ∈ E L F ∨ E = F
trgcopy.3 ⊢ φ → A - ˙ B = D - ˙ E
Assertion trgcopyeu ⊢ φ → ∃! f ∈ P ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 trgcopy.p ⊢ P = Base G
2 trgcopy.m ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
3 trgcopy.i ⊢ I = Itv ⁡ G
4 trgcopy.l ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
5 trgcopy.k ⊢ K = hl 𝒢 ⁡ G
6 trgcopy.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
7 trgcopy.a ⊢ φ → A ∈ P
8 trgcopy.b ⊢ φ → B ∈ P
9 trgcopy.c ⊢ φ → C ∈ P
10 trgcopy.d ⊢ φ → D ∈ P
11 trgcopy.e ⊢ φ → E ∈ P
12 trgcopy.f ⊢ φ → F ∈ P
13 trgcopy.1 ⊢ φ → ¬ A ∈ B L C ∨ B = C
14 trgcopy.2 ⊢ φ → ¬ D ∈ E L F ∨ E = F
15 trgcopy.3 ⊢ φ → A - ˙ B = D - ˙ E
16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 trgcopy ⊢ φ → ∃ f ∈ P ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F
17 6 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → G ∈ 𝒢 Tarski
18 7 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → A ∈ P
19 8 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → B ∈ P
20 9 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → C ∈ P
21 10 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → D ∈ P
22 11 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → E ∈ P
23 12 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → F ∈ P
24 13 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → ¬ A ∈ B L C ∨ B = C
25 14 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → ¬ D ∈ E L F ∨ E = F
26 15 ad5antr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → A - ˙ B = D - ˙ E
27 simpl ⊢ x = a ∧ y = b → x = a
28 27 eleq1d ⊢ x = a ∧ y = b → x ∈ P ∖ D L E ↔ a ∈ P ∖ D L E
29 simpr ⊢ x = a ∧ y = b → y = b
30 29 eleq1d ⊢ x = a ∧ y = b → y ∈ P ∖ D L E ↔ b ∈ P ∖ D L E
31 28 30 anbi12d ⊢ x = a ∧ y = b → x ∈ P ∖ D L E ∧ y ∈ P ∖ D L E ↔ a ∈ P ∖ D L E ∧ b ∈ P ∖ D L E
32 simpr ⊢ x = a ∧ y = b ∧ z = t → z = t
33 simpll ⊢ x = a ∧ y = b ∧ z = t → x = a
34 simplr ⊢ x = a ∧ y = b ∧ z = t → y = b
35 33 34 oveq12d ⊢ x = a ∧ y = b ∧ z = t → x I y = a I b
36 32 35 eleq12d ⊢ x = a ∧ y = b ∧ z = t → z ∈ x I y ↔ t ∈ a I b
37 36 cbvrexdva ⊢ x = a ∧ y = b → ∃ z ∈ D L E z ∈ x I y ↔ ∃ t ∈ D L E t ∈ a I b
38 31 37 anbi12d ⊢ x = a ∧ y = b → x ∈ P ∖ D L E ∧ y ∈ P ∖ D L E ∧ ∃ z ∈ D L E z ∈ x I y ↔ a ∈ P ∖ D L E ∧ b ∈ P ∖ D L E ∧ ∃ t ∈ D L E t ∈ a I b
39 38 cbvopabv ⊢ x y | x ∈ P ∖ D L E ∧ y ∈ P ∖ D L E ∧ ∃ z ∈ D L E z ∈ x I y = a b | a ∈ P ∖ D L E ∧ b ∈ P ∖ D L E ∧ ∃ t ∈ D L E t ∈ a I b
40 simp-5r ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → f ∈ P
41 simp-4r ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → k ∈ P
42 simpllr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F
43 42 simpld ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩
44 simplr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩
45 42 simprd ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F
46 simpr ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F
47 1 2 3 4 5 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 39 40 41 43 44 45 46 trgcopyeulem ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → f = k
48 47 anasss ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → f = k
49 48 expl ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → f = k
50 49 anasss ⊢ φ ∧ f ∈ P ∧ k ∈ P → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → f = k
51 50 ralrimivva ⊢ φ → ∀ f ∈ P ∀ k ∈ P ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → f = k
52 eqidd ⊢ f = k → D = D
53 eqidd ⊢ f = k → E = E
54 id ⊢ f = k → f = k
55 52 53 54 s3eqd ⊢ f = k → ⟨“ DEf ”⟩ = ⟨“ DEk ”⟩
56 55 breq2d ⊢ f = k → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ↔ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩
57 breq1 ⊢ f = k → f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ↔ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F
58 56 57 anbi12d ⊢ f = k → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ↔ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F
59 58 reu4 ⊢ ∃! f ∈ P ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ↔ ∃ f ∈ P ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ∀ f ∈ P ∀ k ∈ P ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F ∧ ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEk ”⟩ ∧ k hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F → f = k
60 16 51 59 sylanbrc ⊢ φ → ∃! f ∈ P ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ DEf ”⟩ ∧ f hp 𝒢 ⁡ G ⁡ D L E F