Metamath Proof Explorer

Theorem btwncomim

Description: Betweenness commutes. Implication version. Theorem 3.2 of Schwabhauser p. 30. (Contributed by Scott Fenton, 12-Jun-2013)

Ref Expression
Assertion btwncomim ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐴 Btwn ⟨ 𝐵 , 𝐶 ⟩ → 𝐴 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 btwntriv2 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ )
2 1 3adant3r2 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ )
3 simpl ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝑁 ∈ ℕ )
4 simpr2 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
5 simpr1 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
6 simpr3 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
7 axpasch ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝐴 Btwn ⟨ 𝐵 , 𝐶 ⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ ) → ∃ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝑥 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) ) )
8 3 4 5 6 5 6 7 syl132anc ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝐴 Btwn ⟨ 𝐵 , 𝐶 ⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ ) → ∃ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝑥 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) ) )
9 2 8 mpan2d ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐴 Btwn ⟨ 𝐵 , 𝐶 ⟩ → ∃ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝑥 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) ) )
10 simpll ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → 𝑁 ∈ ℕ )
11 simpr ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
12 simplr1 ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
13 axbtwnid ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐴 ⟩ → 𝑥 = 𝐴 ) )
14 10 11 12 13 syl3anc ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐴 ⟩ → 𝑥 = 𝐴 ) )
15 breq1 ⊢ ( 𝑥 = 𝐴 → ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ↔ 𝐴 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) )
16 15 biimpd ⊢ ( 𝑥 = 𝐴 → ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ → 𝐴 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) )
17 14 16 syl6 ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐴 ⟩ → ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ → 𝐴 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) ) )
18 17 impd ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → ( ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝑥 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) → 𝐴 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) )
19 18 rexlimdva ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ∃ 𝑥 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ( 𝑥 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝑥 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) → 𝐴 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) )
20 9 19 syld ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐴 Btwn ⟨ 𝐵 , 𝐶 ⟩ → 𝐴 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐵 ⟩ ) )