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Theorem hlbtwn

Description: Betweenness is a sufficient condition to swap half-lines. (Contributed by Thierry Arnoux, 21-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses ishlg.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
ishlg.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
ishlg.k 𝐾 = ( hlG ‘ 𝐺 )
ishlg.a ( 𝜑𝐴𝑃 )
ishlg.b ( 𝜑𝐵𝑃 )
ishlg.c ( 𝜑𝐶𝑃 )
hlln.1 ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
hltr.d ( 𝜑𝐷𝑃 )
hlbtwn.1 ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
hlbtwn.2 ( 𝜑𝐵𝐶 )
hlbtwn.3 ( 𝜑𝐷𝐶 )
Assertion hlbtwn ( 𝜑 → ( 𝐴 ( 𝐾𝐶 ) 𝐵𝐴 ( 𝐾𝐶 ) 𝐷 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ishlg.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
2 ishlg.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
3 ishlg.k 𝐾 = ( hlG ‘ 𝐺 )
4 ishlg.a ( 𝜑𝐴𝑃 )
5 ishlg.b ( 𝜑𝐵𝑃 )
6 ishlg.c ( 𝜑𝐶𝑃 )
7 hlln.1 ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
8 hltr.d ( 𝜑𝐷𝑃 )
9 hlbtwn.1 ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
10 hlbtwn.2 ( 𝜑𝐵𝐶 )
11 hlbtwn.3 ( 𝜑𝐷𝐶 )
12 10 11 2thd ( 𝜑 → ( 𝐵𝐶𝐷𝐶 ) )
13 7 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
14 6 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐶𝑃 )
15 4 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐴𝑃 )
16 8 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐷𝑃 )
17 5 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐵𝑃 )
18 simpr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
19 9 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
20 1 2 13 14 15 16 17 18 19 tgbtwnconn3 ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) → ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) )
21 eqid ( dist ‘ 𝐺 ) = ( dist ‘ 𝐺 )
22 7 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
23 6 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐶𝑃 )
24 8 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐷𝑃 )
25 5 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐵𝑃 )
26 4 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐴𝑃 )
27 9 adantr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
28 simpr ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) )
29 1 21 2 22 23 24 25 26 27 28 tgbtwnexch ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) )
30 29 olcd ( ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) )
31 20 30 jaodan ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) → ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) )
32 7 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
33 6 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐶𝑃 )
34 4 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐴𝑃 )
35 8 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐷𝑃 )
36 5 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐵𝑃 )
37 simpr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) )
38 9 adantr ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
39 1 21 2 32 33 34 35 36 37 38 tgbtwnexch ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
40 39 orcd ( ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ) → ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) )
41 7 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
42 6 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐶𝑃 )
43 8 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐷𝑃 )
44 4 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐴𝑃 )
45 5 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐵𝑃 )
46 11 necomd ( 𝜑𝐶𝐷 )
47 46 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐶𝐷 )
48 simpr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) )
49 9 adantr ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
50 1 2 41 42 43 44 45 47 48 49 tgbtwnconn1 ( ( 𝜑𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) → ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) )
51 40 50 jaodan ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) → ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) )
52 31 51 impbida ( 𝜑 → ( ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ↔ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) )
53 12 52 3anbi23d ( 𝜑 → ( ( 𝐴𝐶𝐵𝐶 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) ↔ ( 𝐴𝐶𝐷𝐶 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) ) )
54 1 2 3 4 5 6 7 ishlg ( 𝜑 → ( 𝐴 ( 𝐾𝐶 ) 𝐵 ↔ ( 𝐴𝐶𝐵𝐶 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) ) )
55 1 2 3 4 8 6 7 ishlg ( 𝜑 → ( 𝐴 ( 𝐾𝐶 ) 𝐷 ↔ ( 𝐴𝐶𝐷𝐶 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐷 ) ∨ 𝐷 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) ) )
56 53 54 55 3bitr4d ( 𝜑 → ( 𝐴 ( 𝐾𝐶 ) 𝐵𝐴 ( 𝐾𝐶 ) 𝐷 ) )