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Theorem perpneq

Description: Two perpendicular lines are different. Theorem 8.14 of Schwabhauser p. 59. (Contributed by Thierry Arnoux, 18-Oct-2019)

Ref Expression
Hypotheses isperp.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
isperp.d = ( dist ‘ 𝐺 )
isperp.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
isperp.l 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
isperp.g ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
isperp.a ( 𝜑𝐴 ∈ ran 𝐿 )
isperp.b ( 𝜑𝐵 ∈ ran 𝐿 )
perpcom.1 ( 𝜑𝐴 ( ⟂G ‘ 𝐺 ) 𝐵 )
Assertion perpneq ( 𝜑𝐴𝐵 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isperp.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
2 isperp.d = ( dist ‘ 𝐺 )
3 isperp.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
4 isperp.l 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
5 isperp.g ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
6 isperp.a ( 𝜑𝐴 ∈ ran 𝐿 )
7 isperp.b ( 𝜑𝐵 ∈ ran 𝐿 )
8 perpcom.1 ( 𝜑𝐴 ( ⟂G ‘ 𝐺 ) 𝐵 )
9 5 adantr ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
10 9 ad5antr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
11 5 ad5antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
12 6 ad5antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐴 ∈ ran 𝐿 )
13 simpr ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
14 13 elin1d ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑥𝐴 )
15 14 ad4antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑥𝐴 )
16 1 4 3 11 12 15 tglnpt ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑥𝑃 )
17 16 adantl4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑥𝑃 )
18 7 ad5antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐵 ∈ ran 𝐿 )
19 simplr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑣𝐵 )
20 1 4 3 11 18 19 tglnpt ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑣𝑃 )
21 20 adantl4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑣𝑃 )
22 simp-4r ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑢𝐴 )
23 1 4 3 11 12 22 tglnpt ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑢𝑃 )
24 23 adantl4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑢𝑃 )
25 eqid ( pInvG ‘ 𝐺 ) = ( pInvG ‘ 𝐺 )
26 simp-4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑢𝐴 )
27 simplr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑣𝐵 )
28 simp-5r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) )
29 id ( 𝑦 = 𝑢𝑦 = 𝑢 )
30 eqidd ( 𝑦 = 𝑢𝑥 = 𝑥 )
31 eqidd ( 𝑦 = 𝑢𝑧 = 𝑧 )
32 29 30 31 s3eqd ( 𝑦 = 𝑢 → ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ = ⟨“ 𝑢 𝑥 𝑧 ”⟩ )
33 32 eleq1d ( 𝑦 = 𝑢 → ( ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ↔ ⟨“ 𝑢 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) )
34 eqidd ( 𝑧 = 𝑣𝑢 = 𝑢 )
35 eqidd ( 𝑧 = 𝑣𝑥 = 𝑥 )
36 id ( 𝑧 = 𝑣𝑧 = 𝑣 )
37 34 35 36 s3eqd ( 𝑧 = 𝑣 → ⟨“ 𝑢 𝑥 𝑧 ”⟩ = ⟨“ 𝑢 𝑥 𝑣 ”⟩ )
38 37 eleq1d ( 𝑧 = 𝑣 → ( ⟨“ 𝑢 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ↔ ⟨“ 𝑢 𝑥 𝑣 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) )
39 33 38 rspc2va ( ( ( 𝑢𝐴𝑣𝐵 ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) → ⟨“ 𝑢 𝑥 𝑣 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) )
40 26 27 28 39 syl21anc ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → ⟨“ 𝑢 𝑥 𝑣 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) )
41 simpllr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑥𝑢 )
42 41 necomd ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑢𝑥 )
43 42 adantl4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑢𝑥 )
44 simpr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑥𝑣 )
45 44 necomd ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑣𝑥 )
46 45 adantl4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑣𝑥 )
47 1 2 3 4 25 10 24 17 21 40 43 46 ragncol ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → ¬ ( 𝑣 ∈ ( 𝑢 𝐿 𝑥 ) ∨ 𝑢 = 𝑥 ) )
48 1 4 3 10 24 17 21 47 ncolrot2 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → ¬ ( 𝑥 ∈ ( 𝑣 𝐿 𝑢 ) ∨ 𝑣 = 𝑢 ) )
49 1 3 4 10 17 21 24 17 48 tglineneq ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → ( 𝑥 𝐿 𝑣 ) ≠ ( 𝑢 𝐿 𝑥 ) )
50 49 necomd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → ( 𝑢 𝐿 𝑥 ) ≠ ( 𝑥 𝐿 𝑣 ) )
51 1 3 4 11 23 16 42 42 12 22 15 tglinethru ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐴 = ( 𝑢 𝐿 𝑥 ) )
52 51 adantl4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐴 = ( 𝑢 𝐿 𝑥 ) )
53 13 elin2d ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑥𝐵 )
54 53 ad4antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝑥𝐵 )
55 1 3 4 11 16 20 44 44 18 54 19 tglinethru ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐵 = ( 𝑥 𝐿 𝑣 ) )
56 55 adantl4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐵 = ( 𝑥 𝐿 𝑣 ) )
57 50 52 56 3netr4d ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) ∧ 𝑣𝐵 ) ∧ 𝑥𝑣 ) → 𝐴𝐵 )
58 7 adantr ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝐵 ∈ ran 𝐿 )
59 1 3 4 9 58 53 tglnpt2 ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ∃ 𝑣𝐵 𝑥𝑣 )
60 59 ad5ant12 ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) → ∃ 𝑣𝐵 𝑥𝑣 )
61 57 60 r19.29a ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑥𝑢 ) → 𝐴𝐵 )
62 6 adantr ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝐴 ∈ ran 𝐿 )
63 1 3 4 9 62 14 tglnpt2 ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ∃ 𝑢𝐴 𝑥𝑢 )
64 63 adantr ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) → ∃ 𝑢𝐴 𝑥𝑢 )
65 61 64 r19.29a ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) → 𝐴𝐵 )
66 1 2 3 4 5 6 7 isperp ( 𝜑 → ( 𝐴 ( ⟂G ‘ 𝐺 ) 𝐵 ↔ ∃ 𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) ) )
67 8 66 mpbid ( 𝜑 → ∃ 𝑥 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∀ 𝑦𝐴𝑧𝐵 ⟨“ 𝑦 𝑥 𝑧 ”⟩ ∈ ( ∟G ‘ 𝐺 ) )
68 65 67 r19.29a ( 𝜑𝐴𝐵 )