Metamath Proof Explorer


Theorem 3oalem2

Description: Lemma for 3OA (weak) orthoarguesian law. (Contributed by NM, 19-Oct-1999) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses 3oalem1.1 𝐵C
3oalem1.2 𝐶C
3oalem1.3 𝑅C
3oalem1.4 𝑆C
Assertion 3oalem2 ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → 𝑣 ∈ ( 𝐵 + ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 3oalem1.1 𝐵C
2 3oalem1.2 𝐶C
3 3oalem1.3 𝑅C
4 3oalem1.4 𝑆C
5 simplll ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → 𝑥𝐵 )
6 simpllr ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → 𝑦𝑅 )
7 1 2 3 4 3oalem1 ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑣 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) )
8 hvaddsub12 ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 𝑤 ) ) = ( 𝑤 + ( 𝑦 𝑤 ) ) )
9 8 3anidm23 ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 𝑤 ) ) = ( 𝑤 + ( 𝑦 𝑤 ) ) )
10 hvsubid ( 𝑤 ∈ ℋ → ( 𝑤 𝑤 ) = 0 )
11 10 oveq2d ( 𝑤 ∈ ℋ → ( 𝑦 + ( 𝑤 𝑤 ) ) = ( 𝑦 + 0 ) )
12 ax-hvaddid ( 𝑦 ∈ ℋ → ( 𝑦 + 0 ) = 𝑦 )
13 11 12 sylan9eqr ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 𝑤 ) ) = 𝑦 )
14 9 13 eqtr3d ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 𝑤 + ( 𝑦 𝑤 ) ) = 𝑦 )
15 14 ad2ant2l ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑤 + ( 𝑦 𝑤 ) ) = 𝑦 )
16 15 adantlr ( ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑣 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑤 + ( 𝑦 𝑤 ) ) = 𝑦 )
17 7 16 syl ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑤 + ( 𝑦 𝑤 ) ) = 𝑦 )
18 simprlr ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → 𝑤𝑆 )
19 eqtr2 ( ( 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) → ( 𝑥 + 𝑦 ) = ( 𝑧 + 𝑤 ) )
20 19 oveq1d ( ( 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( ( 𝑧 + 𝑤 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) )
21 20 ad2ant2l ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( ( 𝑧 + 𝑤 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) )
22 simpl ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → 𝑥 ∈ ℋ )
23 22 anim1i ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) )
24 hvsub4 ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( ( 𝑥 𝑥 ) + ( 𝑦 𝑤 ) ) )
25 23 24 syldan ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( ( 𝑥 𝑥 ) + ( 𝑦 𝑤 ) ) )
26 hvsubid ( 𝑥 ∈ ℋ → ( 𝑥 𝑥 ) = 0 )
27 26 ad2antrr ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 𝑥 𝑥 ) = 0 )
28 27 oveq1d ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑥 𝑥 ) + ( 𝑦 𝑤 ) ) = ( 0 + ( 𝑦 𝑤 ) ) )
29 hvsubcl ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 𝑦 𝑤 ) ∈ ℋ )
30 hvaddid2 ( ( 𝑦 𝑤 ) ∈ ℋ → ( 0 + ( 𝑦 𝑤 ) ) = ( 𝑦 𝑤 ) )
31 29 30 syl ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 0 + ( 𝑦 𝑤 ) ) = ( 𝑦 𝑤 ) )
32 31 adantll ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( 0 + ( 𝑦 𝑤 ) ) = ( 𝑦 𝑤 ) )
33 25 28 32 3eqtrd ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( 𝑦 𝑤 ) )
34 33 ad2ant2rl ( ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑣 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( 𝑦 𝑤 ) )
35 7 34 syl ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( 𝑦 𝑤 ) )
36 simpr ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) )
37 simpr ( ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) → 𝑤 ∈ ℋ )
38 37 anim2i ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) )
39 hvsub4 ( ( ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑧 + 𝑤 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( ( 𝑧 𝑥 ) + ( 𝑤 𝑤 ) ) )
40 36 38 39 syl2anc ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑧 + 𝑤 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( ( 𝑧 𝑥 ) + ( 𝑤 𝑤 ) ) )
41 10 ad2antll ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑤 𝑤 ) = 0 )
42 41 oveq2d ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑧 𝑥 ) + ( 𝑤 𝑤 ) ) = ( ( 𝑧 𝑥 ) + 0 ) )
43 hvsubcl ( ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑧 𝑥 ) ∈ ℋ )
44 ax-hvaddid ( ( 𝑧 𝑥 ) ∈ ℋ → ( ( 𝑧 𝑥 ) + 0 ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
45 43 44 syl ( ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑧 𝑥 ) + 0 ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
46 45 ancoms ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑧 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑧 𝑥 ) + 0 ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
47 46 adantrr ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑧 𝑥 ) + 0 ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
48 40 42 47 3eqtrd ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑧 + 𝑤 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
49 48 adantlr ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑧 + 𝑤 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
50 49 adantlr ( ( ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ∧ 𝑣 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑧 + 𝑤 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
51 7 50 syl ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( ( 𝑧 + 𝑤 ) − ( 𝑥 + 𝑤 ) ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
52 21 35 51 3eqtr3d ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑦 𝑤 ) = ( 𝑧 𝑥 ) )
53 simpll ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) → 𝑥𝐵 )
54 simpll ( ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) → 𝑧𝐶 )
55 2 chshii 𝐶S
56 1 chshii 𝐵S
57 55 56 shsvsi ( ( 𝑧𝐶𝑥𝐵 ) → ( 𝑧 𝑥 ) ∈ ( 𝐶 + 𝐵 ) )
58 57 ancoms ( ( 𝑥𝐵𝑧𝐶 ) → ( 𝑧 𝑥 ) ∈ ( 𝐶 + 𝐵 ) )
59 56 55 shscomi ( 𝐵 + 𝐶 ) = ( 𝐶 + 𝐵 )
60 58 59 eleqtrrdi ( ( 𝑥𝐵𝑧𝐶 ) → ( 𝑧 𝑥 ) ∈ ( 𝐵 + 𝐶 ) )
61 53 54 60 syl2an ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑧 𝑥 ) ∈ ( 𝐵 + 𝐶 ) )
62 52 61 eqeltrd ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑦 𝑤 ) ∈ ( 𝐵 + 𝐶 ) )
63 simplr ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) → 𝑦𝑅 )
64 simplr ( ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) → 𝑤𝑆 )
65 3 chshii 𝑅S
66 4 chshii 𝑆S
67 65 66 shsvsi ( ( 𝑦𝑅𝑤𝑆 ) → ( 𝑦 𝑤 ) ∈ ( 𝑅 + 𝑆 ) )
68 63 64 67 syl2an ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑦 𝑤 ) ∈ ( 𝑅 + 𝑆 ) )
69 62 68 elind ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑦 𝑤 ) ∈ ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) )
70 56 55 shscli ( 𝐵 + 𝐶 ) ∈ S
71 65 66 shscli ( 𝑅 + 𝑆 ) ∈ S
72 70 71 shincli ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ∈ S
73 66 72 shsvai ( ( 𝑤𝑆 ∧ ( 𝑦 𝑤 ) ∈ ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) → ( 𝑤 + ( 𝑦 𝑤 ) ) ∈ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) )
74 18 69 73 syl2anc ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑤 + ( 𝑦 𝑤 ) ) ∈ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) )
75 17 74 eqeltrrd ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → 𝑦 ∈ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) )
76 6 75 elind ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → 𝑦 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) )
77 66 72 shscli ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ∈ S
78 65 77 shincli ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ∈ S
79 56 78 shsvai ( ( 𝑥𝐵𝑦 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) → ( 𝑥 + 𝑦 ) ∈ ( 𝐵 + ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) )
80 5 76 79 syl2anc ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑥 + 𝑦 ) ∈ ( 𝐵 + ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) )
81 eleq1 ( 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) → ( 𝑣 ∈ ( 𝐵 + ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) ↔ ( 𝑥 + 𝑦 ) ∈ ( 𝐵 + ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) ) )
82 81 ad2antlr ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → ( 𝑣 ∈ ( 𝐵 + ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) ↔ ( 𝑥 + 𝑦 ) ∈ ( 𝐵 + ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) ) )
83 80 82 mpbird ( ( ( ( 𝑥𝐵𝑦𝑅 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ∧ ( ( 𝑧𝐶𝑤𝑆 ) ∧ 𝑣 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) ) → 𝑣 ∈ ( 𝐵 + ( 𝑅 ∩ ( 𝑆 + ( ( 𝐵 + 𝐶 ) ∩ ( 𝑅 + 𝑆 ) ) ) ) ) )