Metamath Proof Explorer


Theorem rrxlinec

Description: The line passing through the two different points X and Y in a generalized real Euclidean space of finite dimension, expressed by its coordinates. Remark: This proof is shorter and requires less distinct variables than the proof using rrxlinesc . (Contributed by AV, 13-Feb-2023)

Ref Expression
Hypotheses rrxlinesc.e โŠข ๐ธ = ( โ„^ โ€˜ ๐ผ )
rrxlinesc.p โŠข ๐‘ƒ = ( โ„ โ†‘m ๐ผ )
rrxlinesc.l โŠข ๐ฟ = ( LineM โ€˜ ๐ธ )
Assertion rrxlinec ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ๐ฟ ๐‘Œ ) = { ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ โˆฃ โˆƒ ๐‘ก โˆˆ โ„ โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) + ( ๐‘ก ยท ( ๐‘Œ โ€˜ ๐‘– ) ) ) } )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rrxlinesc.e โŠข ๐ธ = ( โ„^ โ€˜ ๐ผ )
2 rrxlinesc.p โŠข ๐‘ƒ = ( โ„ โ†‘m ๐ผ )
3 rrxlinesc.l โŠข ๐ฟ = ( LineM โ€˜ ๐ธ )
4 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ )
5 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐ธ ) = ( +g โ€˜ ๐ธ )
6 1 2 3 4 5 rrxline โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ๐ฟ ๐‘Œ ) = { ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ โˆฃ โˆƒ ๐‘ก โˆˆ โ„ ๐‘ = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐ธ ) ( ๐‘ก ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) ๐‘Œ ) ) } )
7 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐ธ ) = ( Base โ€˜ ๐ธ )
8 simplll โŠข ( ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โˆง ๐‘ก โˆˆ โ„ ) โ†’ ๐ผ โˆˆ Fin )
9 1red โŠข ( ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โˆง ๐‘ก โˆˆ โ„ ) โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
10 simpr โŠข ( ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โˆง ๐‘ก โˆˆ โ„ ) โ†’ ๐‘ก โˆˆ โ„ )
11 9 10 resubcld โŠข ( ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โˆง ๐‘ก โˆˆ โ„ ) โ†’ ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) โˆˆ โ„ )
12 id โŠข ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ๐ผ โˆˆ Fin )
13 12 1 7 rrxbasefi โŠข ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ( Base โ€˜ ๐ธ ) = ( โ„ โ†‘m ๐ผ ) )
14 2 13 eqtr4id โŠข ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ๐‘ƒ = ( Base โ€˜ ๐ธ ) )
15 14 eleq2d โŠข ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โ†” ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) ) )
16 15 biimpcd โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โ†’ ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) ) )
17 16 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) ) )
18 17 impcom โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) )
19 18 ad2antrr โŠข ( ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โˆง ๐‘ก โˆˆ โ„ ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) )
20 14 eleq2d โŠข ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ( ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โ†” ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) ) )
21 20 biimpcd โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โ†’ ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) ) )
22 21 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐ผ โˆˆ Fin โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) ) )
23 22 impcom โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) )
24 23 ad2antrr โŠข ( ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โˆง ๐‘ก โˆˆ โ„ ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) )
25 14 adantr โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โ†’ ๐‘ƒ = ( Base โ€˜ ๐ธ ) )
26 25 eleq2d โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ โ†” ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) ) )
27 26 biimpa โŠข ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) )
28 27 adantr โŠข ( ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โˆง ๐‘ก โˆˆ โ„ ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ธ ) )
29 1 7 4 8 11 19 24 28 5 10 rrxplusgvscavalb โŠข ( ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โˆง ๐‘ก โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐‘ = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐ธ ) ( ๐‘ก ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) ๐‘Œ ) ) โ†” โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) + ( ๐‘ก ยท ( ๐‘Œ โ€˜ ๐‘– ) ) ) ) )
30 29 rexbidva โŠข ( ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ก โˆˆ โ„ ๐‘ = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐ธ ) ( ๐‘ก ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) ๐‘Œ ) ) โ†” โˆƒ ๐‘ก โˆˆ โ„ โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) + ( ๐‘ก ยท ( ๐‘Œ โ€˜ ๐‘– ) ) ) ) )
31 30 rabbidva โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โ†’ { ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ โˆฃ โˆƒ ๐‘ก โˆˆ โ„ ๐‘ = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐ธ ) ( ๐‘ก ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ธ ) ๐‘Œ ) ) } = { ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ โˆฃ โˆƒ ๐‘ก โˆˆ โ„ โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) + ( ๐‘ก ยท ( ๐‘Œ โ€˜ ๐‘– ) ) ) } )
32 6 31 eqtrd โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘‹ โ‰  ๐‘Œ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ๐ฟ ๐‘Œ ) = { ๐‘ โˆˆ ๐‘ƒ โˆฃ โˆƒ ๐‘ก โˆˆ โ„ โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ( 1 โˆ’ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) + ( ๐‘ก ยท ( ๐‘Œ โ€˜ ๐‘– ) ) ) } )