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Theorem ax5seglem4

Description: Lemma for ax5seg . Given two distinct points, the scaling constant in a betweenness statement is nonzero. (Contributed by Scott Fenton, 11-Jun-2013)

Ref Expression
Assertion ax5seglem4 ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝑇 ≠ 0 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq2 ( 𝑇 = 0 → ( 1 − 𝑇 ) = ( 1 − 0 ) )
2 1m0e1 ( 1 − 0 ) = 1
3 1 2 eqtrdi ( 𝑇 = 0 → ( 1 − 𝑇 ) = 1 )
4 3 oveq1d ( 𝑇 = 0 → ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) = ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) )
5 oveq1 ( 𝑇 = 0 → ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) = ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) )
6 4 5 oveq12d ( 𝑇 = 0 → ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) = ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) )
7 6 eqeq2d ( 𝑇 = 0 → ( ( 𝐵𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ↔ ( 𝐵𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ) )
8 7 ralbidv ( 𝑇 = 0 → ( ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ) )
9 8 biimpac ( ( ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ∧ 𝑇 = 0 ) → ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) )
10 eqeefv ( ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → ( 𝐴 = 𝐵 ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐴𝑖 ) = ( 𝐵𝑖 ) ) )
11 10 3adant1 ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → ( 𝐴 = 𝐵 ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐴𝑖 ) = ( 𝐵𝑖 ) ) )
12 11 3adant3r3 ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐴 = 𝐵 ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐴𝑖 ) = ( 𝐵𝑖 ) ) )
13 simplr1 ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
14 fveecn ( ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐴𝑖 ) ∈ ℂ )
15 13 14 sylancom ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐴𝑖 ) ∈ ℂ )
16 simplr3 ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
17 fveecn ( ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐶𝑖 ) ∈ ℂ )
18 16 17 sylancom ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐶𝑖 ) ∈ ℂ )
19 mulid2 ( ( 𝐴𝑖 ) ∈ ℂ → ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) = ( 𝐴𝑖 ) )
20 mul02 ( ( 𝐶𝑖 ) ∈ ℂ → ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) = 0 )
21 19 20 oveqan12d ( ( ( 𝐴𝑖 ) ∈ ℂ ∧ ( 𝐶𝑖 ) ∈ ℂ ) → ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) = ( ( 𝐴𝑖 ) + 0 ) )
22 addid1 ( ( 𝐴𝑖 ) ∈ ℂ → ( ( 𝐴𝑖 ) + 0 ) = ( 𝐴𝑖 ) )
23 22 adantr ( ( ( 𝐴𝑖 ) ∈ ℂ ∧ ( 𝐶𝑖 ) ∈ ℂ ) → ( ( 𝐴𝑖 ) + 0 ) = ( 𝐴𝑖 ) )
24 21 23 eqtrd ( ( ( 𝐴𝑖 ) ∈ ℂ ∧ ( 𝐶𝑖 ) ∈ ℂ ) → ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) = ( 𝐴𝑖 ) )
25 15 18 24 syl2anc ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) = ( 𝐴𝑖 ) )
26 25 eqeq1d ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) = ( 𝐵𝑖 ) ↔ ( 𝐴𝑖 ) = ( 𝐵𝑖 ) ) )
27 eqcom ( ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) = ( 𝐵𝑖 ) ↔ ( 𝐵𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) )
28 26 27 bitr3di ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( ( 𝐴𝑖 ) = ( 𝐵𝑖 ) ↔ ( 𝐵𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ) )
29 28 ralbidva ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐴𝑖 ) = ( 𝐵𝑖 ) ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ) )
30 12 29 bitrd ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐴 = 𝐵 ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ) )
31 9 30 syl5ibr ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ∧ 𝑇 = 0 ) → 𝐴 = 𝐵 ) )
32 31 expdimp ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ) → ( 𝑇 = 0 → 𝐴 = 𝐵 ) )
33 32 necon3d ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ) → ( 𝐴𝐵𝑇 ≠ 0 ) )
34 33 3impia ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶𝑖 ) ) ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝑇 ≠ 0 )