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Theorem cgracol

Description: Angle congruence preserves colinearity. (Contributed by Thierry Arnoux, 9-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses cgracol.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
cgracol.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
cgracol.m = ( dist ‘ 𝐺 )
cgracol.g ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
cgracol.a ( 𝜑𝐴𝑃 )
cgracol.b ( 𝜑𝐵𝑃 )
cgracol.c ( 𝜑𝐶𝑃 )
cgracol.d ( 𝜑𝐷𝑃 )
cgracol.e ( 𝜑𝐸𝑃 )
cgracol.f ( 𝜑𝐹𝑃 )
cgracol.1 ( 𝜑 → ⟨“ 𝐴 𝐵 𝐶 ”⟩ ( cgrA ‘ 𝐺 ) ⟨“ 𝐷 𝐸 𝐹 ”⟩ )
cgracol.l 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
cgracol.2 ( 𝜑 → ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐿 𝐵 ) ∨ 𝐴 = 𝐵 ) )
Assertion cgracol ( 𝜑 → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐿 𝐸 ) ∨ 𝐷 = 𝐸 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cgracol.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
2 cgracol.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
3 cgracol.m = ( dist ‘ 𝐺 )
4 cgracol.g ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
5 cgracol.a ( 𝜑𝐴𝑃 )
6 cgracol.b ( 𝜑𝐵𝑃 )
7 cgracol.c ( 𝜑𝐶𝑃 )
8 cgracol.d ( 𝜑𝐷𝑃 )
9 cgracol.e ( 𝜑𝐸𝑃 )
10 cgracol.f ( 𝜑𝐹𝑃 )
11 cgracol.1 ( 𝜑 → ⟨“ 𝐴 𝐵 𝐶 ”⟩ ( cgrA ‘ 𝐺 ) ⟨“ 𝐷 𝐸 𝐹 ”⟩ )
12 cgracol.l 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
13 cgracol.2 ( 𝜑 → ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐿 𝐵 ) ∨ 𝐴 = 𝐵 ) )
14 4 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
15 5 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐴𝑃 )
16 6 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐵𝑃 )
17 7 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐶𝑃 )
18 8 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐷𝑃 )
19 9 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐸𝑃 )
20 10 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐹𝑃 )
21 11 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ⟨“ 𝐴 𝐵 𝐶 ”⟩ ( cgrA ‘ 𝐺 ) ⟨“ 𝐷 𝐸 𝐹 ”⟩ )
22 eqid ( hlG ‘ 𝐺 ) = ( hlG ‘ 𝐺 )
23 1 2 22 4 5 6 7 8 9 10 11 cgrane2 ( 𝜑𝐵𝐶 )
24 23 necomd ( 𝜑𝐶𝐵 )
25 24 adantr ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐶𝐵 )
26 1 2 22 4 5 6 7 8 9 10 11 cgrane1 ( 𝜑𝐴𝐵 )
27 26 adantr ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐴𝐵 )
28 4 adantr ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
29 5 adantr ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐴𝑃 )
30 7 adantr ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐶𝑃 )
31 6 adantr ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐵𝑃 )
32 simpr ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) )
33 1 3 2 28 29 30 31 32 tgbtwncom ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐶 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐴 ) )
34 33 orcd ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → ( 𝐶 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐴 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) )
35 25 27 34 3jca ( ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ) → ( 𝐶𝐵𝐴𝐵 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐴 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) ) )
36 24 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐶𝐵 )
37 26 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐴𝐵 )
38 4 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
39 7 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐶𝑃 )
40 5 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐴𝑃 )
41 6 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐵𝑃 )
42 simpr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
43 1 3 2 38 39 40 41 42 tgbtwncom ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) )
44 43 olcd ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → ( 𝐶 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐴 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) )
45 36 37 44 3jca ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → ( 𝐶𝐵𝐴𝐵 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐴 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) ) )
46 35 45 jaodan ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐶𝐵𝐴𝐵 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐴 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) ) )
47 1 2 22 7 5 6 4 ishlg ( 𝜑 → ( 𝐶 ( ( hlG ‘ 𝐺 ) ‘ 𝐵 ) 𝐴 ↔ ( 𝐶𝐵𝐴𝐵 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐴 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) ) ) )
48 47 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐶 ( ( hlG ‘ 𝐺 ) ‘ 𝐵 ) 𝐴 ↔ ( 𝐶𝐵𝐴𝐵 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐴 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) ) ) )
49 46 48 mpbird ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐶 ( ( hlG ‘ 𝐺 ) ‘ 𝐵 ) 𝐴 )
50 1 2 22 17 15 16 14 49 hlcomd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐴 ( ( hlG ‘ 𝐺 ) ‘ 𝐵 ) 𝐶 )
51 1 2 3 14 15 16 17 18 19 20 21 22 50 cgrahl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐷 ( ( hlG ‘ 𝐺 ) ‘ 𝐸 ) 𝐹 )
52 1 2 22 18 20 19 14 ishlg ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐷 ( ( hlG ‘ 𝐺 ) ‘ 𝐸 ) 𝐹 ↔ ( 𝐷𝐸𝐹𝐸 ∧ ( 𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ∨ 𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) ) ) )
53 51 52 mpbid ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐷𝐸𝐹𝐸 ∧ ( 𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ∨ 𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) ) )
54 53 simp3d ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ∨ 𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) )
55 4 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
56 9 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ) → 𝐸𝑃 )
57 8 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ) → 𝐷𝑃 )
58 10 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ) → 𝐹𝑃 )
59 simpr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) )
60 1 3 2 55 56 57 58 59 tgbtwncom ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) )
61 60 olcd ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ) )
62 4 adantr ( ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
63 9 adantr ( ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐸𝑃 )
64 10 adantr ( ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐹𝑃 )
65 8 adantr ( ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐷𝑃 )
66 simpr ( ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) )
67 1 3 2 62 63 64 65 66 tgbtwncom ( ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) )
68 67 orcd ( ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ) )
69 61 68 jaodan ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐷 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐹 ) ∨ 𝐹 ∈ ( 𝐸 𝐼 𝐷 ) ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ) )
70 54 69 syldan ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ) )
71 70 orcd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ) ∨ 𝐸 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐹 ) ) )
72 df-3or ( ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐸 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐹 ) ) ↔ ( ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ) ∨ 𝐸 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐹 ) ) )
73 71 72 sylibr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐸 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐹 ) ) )
74 1 2 4 22 5 6 7 8 9 10 11 cgracom ( 𝜑 → ⟨“ 𝐷 𝐸 𝐹 ”⟩ ( cgrA ‘ 𝐺 ) ⟨“ 𝐴 𝐵 𝐶 ”⟩ )
75 1 2 22 4 8 9 10 5 6 7 74 cgrane1 ( 𝜑𝐷𝐸 )
76 1 12 2 4 8 9 75 10 tgellng ( 𝜑 → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐿 𝐸 ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐸 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐹 ) ) ) )
77 76 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐿 𝐸 ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐹 𝐼 𝐸 ) ∨ 𝐸 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐹 ) ) ) )
78 73 77 mpbird ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐿 𝐸 ) )
79 78 orcd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐿 𝐸 ) ∨ 𝐷 = 𝐸 ) )
80 4 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
81 8 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐷𝑃 )
82 9 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐸𝑃 )
83 10 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐹𝑃 )
84 5 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐴𝑃 )
85 6 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐵𝑃 )
86 7 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐶𝑃 )
87 11 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → ⟨“ 𝐴 𝐵 𝐶 ”⟩ ( cgrA ‘ 𝐺 ) ⟨“ 𝐷 𝐸 𝐹 ”⟩ )
88 simpr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) )
89 1 2 3 80 84 85 86 81 82 83 87 88 cgrabtwn ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → 𝐸 ∈ ( 𝐷 𝐼 𝐹 ) )
90 1 12 2 80 81 82 83 89 btwncolg3 ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐿 𝐸 ) ∨ 𝐷 = 𝐸 ) )
91 26 neneqd ( 𝜑 → ¬ 𝐴 = 𝐵 )
92 13 orcomd ( 𝜑 → ( 𝐴 = 𝐵𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐿 𝐵 ) ) )
93 92 ord ( 𝜑 → ( ¬ 𝐴 = 𝐵𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐿 𝐵 ) ) )
94 91 93 mpd ( 𝜑𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐿 𝐵 ) )
95 1 12 2 4 5 6 26 7 tgellng ( 𝜑 → ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐿 𝐵 ) ↔ ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) ) )
96 94 95 mpbid ( 𝜑 → ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) )
97 df-3or ( ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) ↔ ( ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) )
98 96 97 sylib ( 𝜑 → ( ( 𝐶 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) ) )
99 79 90 98 mpjaodan ( 𝜑 → ( 𝐹 ∈ ( 𝐷 𝐿 𝐸 ) ∨ 𝐷 = 𝐸 ) )