Theorem btwnexch

Description: Outer transitivity law for betweenness. Right-hand side of Theorem 3.6 of Schwabhauser p. 30. (Contributed by Scott Fenton, 24-Sep-2013)

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

Proof

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝑁 ∈ ℕ )
2		simp2r	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
3		simp2l	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
4		simp3l	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
5		btwncom	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ ↔ 𝐵 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐴 ⟩ ) )
6	1 2 3 4 5	syl13anc	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ ↔ 𝐵 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐴 ⟩ ) )
7		simp3r	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
8		btwncom	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ↔ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ) )
9	1 4 3 7 8	syl13anc	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ↔ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ) )
10	6 9	anbi12d	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ) ↔ ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ) ) )
11		ancom	⊢ ( ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ) ↔ ( 𝐶 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝐵 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐴 ⟩ ) )
12	10 11	bitrdi	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ) ↔ ( 𝐶 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝐵 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐴 ⟩ ) ) )
13		btwnexch2	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝐶 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝐵 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐴 ⟩ ) → 𝐵 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ) )
14	1 7 4 2 3 13	syl122anc	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝐶 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ∧ 𝐵 Btwn ⟨ 𝐶 , 𝐴 ⟩ ) → 𝐵 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ) )
15	12 14	sylbid	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ) → 𝐵 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ) )
16		btwncom	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ↔ 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ) )
17	1 2 7 3 16	syl13anc	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐷 , 𝐴 ⟩ ↔ 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ) )
18	15 17	sylibd	⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐷 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐶 ⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ) → 𝐵 Btwn ⟨ 𝐴 , 𝐷 ⟩ ) )