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Theorem tglnpt4

Description: Find a second point on a line, outside of a second line. (Contributed by Thierry Arnoux, 17-Jun-2026)

Ref Expression
Hypotheses tglnpt2.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
tglnpt2.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
tglnpt2.l 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
tglnpt2.g ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
tglnpt2.a ( 𝜑𝐴 ∈ ran 𝐿 )
tglnpt4.y ( 𝜑𝐵 ∈ ran 𝐿 )
tglnpt4.x ( 𝜑𝑋𝐴 )
tglnpt4.1 ( 𝜑𝐴𝐵 )
Assertion tglnpt4 ( 𝜑 → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tglnpt2.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
2 tglnpt2.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
3 tglnpt2.l 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
4 tglnpt2.g ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
5 tglnpt2.a ( 𝜑𝐴 ∈ ran 𝐿 )
6 tglnpt4.y ( 𝜑𝐵 ∈ ran 𝐿 )
7 tglnpt4.x ( 𝜑𝑋𝐴 )
8 tglnpt4.1 ( 𝜑𝐴𝐵 )
9 4 adantr ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
10 5 adantr ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) → 𝐴 ∈ ran 𝐿 )
11 7 adantr ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) → 𝑋𝐴 )
12 1 2 3 9 10 11 tglnpt2 ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) → ∃ 𝑧𝐴 𝑋𝑧 )
13 simplr ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → 𝑧𝐴 )
14 simpr ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → 𝑋𝑧 )
15 14 neneqd ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → ¬ 𝑋 = 𝑧 )
16 4 ad4antr ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
17 5 ad4antr ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝐴 ∈ ran 𝐿 )
18 6 ad4antr ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝐵 ∈ ran 𝐿 )
19 8 ad4antr ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝐴𝐵 )
20 7 ad4antr ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑋𝐴 )
21 simp-4r ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑋𝐵 )
22 20 21 elind ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑋 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
23 simpllr ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧𝐴 )
24 simpr ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧𝐵 )
25 23 24 elind ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
26 1 2 3 16 17 18 19 22 25 tglineineq ( ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑋 = 𝑧 )
27 15 26 mtand ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → ¬ 𝑧𝐵 )
28 13 27 eldifd ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
29 14 necomd ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → 𝑧𝑋 )
30 28 29 jca ( ( ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∧ 𝑧𝑋 ) )
31 30 expl ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) → ( ( 𝑧𝐴𝑋𝑧 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ) )
32 31 reximdv2 ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) → ( ∃ 𝑧𝐴 𝑋𝑧 → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 ) )
33 12 32 mpd ( ( 𝜑𝑋𝐵 ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )
34 4 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
35 5 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) → 𝐴 ∈ ran 𝐿 )
36 7 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) → 𝑋𝐴 )
37 1 2 3 34 35 36 tglnpt2 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) → ∃ 𝑧𝐴 𝑋𝑧 )
38 simplr ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → 𝑧𝐴 )
39 simp-4r ( ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → ( 𝐴𝐵 ) = ∅ )
40 simpllr ( ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧𝐴 )
41 simpr ( ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧𝐵 )
42 40 41 elind ( ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
43 42 ne0d ( ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → ( 𝐴𝐵 ) ≠ ∅ )
44 43 neneqd ( ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → ¬ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ )
45 39 44 pm2.65da ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → ¬ 𝑧𝐵 )
46 38 45 eldifd ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
47 simpr ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → 𝑋𝑧 )
48 47 necomd ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → 𝑧𝑋 )
49 46 48 jca ( ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑋𝑧 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∧ 𝑧𝑋 ) )
50 49 expl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) → ( ( 𝑧𝐴𝑋𝑧 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ) )
51 50 reximdv2 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) → ( ∃ 𝑧𝐴 𝑋𝑧 → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 ) )
52 37 51 mpd ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )
53 52 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ ( 𝐴𝐵 ) = ∅ ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )
54 simpr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ ( 𝐴𝐵 ) ≠ ∅ ) → ( 𝐴𝐵 ) ≠ ∅ )
55 4 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
56 5 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝐴 ∈ ran 𝐿 )
57 7 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑋𝐴 )
58 simpr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
59 58 elin1d ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑦𝐴 )
60 simpr ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
61 60 elin2d ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑦𝐵 )
62 61 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑦𝐵 )
63 simplr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ¬ 𝑋𝐵 )
64 nelne2 ( ( 𝑦𝐵 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) → 𝑦𝑋 )
65 62 63 64 syl2anc ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑦𝑋 )
66 65 necomd ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → 𝑋𝑦 )
67 1 2 3 55 56 57 59 66 tglnpt3 ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ∃ 𝑧𝐴 ( 𝑧𝑋𝑧𝑦 ) )
68 simpllr ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) → 𝑧𝐴 )
69 simpr ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) → 𝑧𝑦 )
70 69 neneqd ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) → ¬ 𝑧 = 𝑦 )
71 4 ad5antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
72 5 ad5antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝐴 ∈ ran 𝐿 )
73 6 ad5antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝐵 ∈ ran 𝐿 )
74 8 ad5antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝐴𝐵 )
75 68 adantr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧𝐴 )
76 simpr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧𝐵 )
77 75 76 elind ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
78 60 ad4antr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
79 1 2 3 71 72 73 74 77 78 tglineineq ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) ∧ 𝑧𝐵 ) → 𝑧 = 𝑦 )
80 70 79 mtand ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) → ¬ 𝑧𝐵 )
81 68 80 eldifd ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) → 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) )
82 simplr ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) → 𝑧𝑋 )
83 81 82 jca ( ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑧𝑦 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∧ 𝑧𝑋 ) )
84 83 anasss ( ( ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) ∧ 𝑧𝐴 ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑧𝑦 ) ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∧ 𝑧𝑋 ) )
85 84 expl ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ( ( 𝑧𝐴 ∧ ( 𝑧𝑋𝑧𝑦 ) ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ) )
86 85 reximdv2 ( ( 𝜑𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ( ∃ 𝑧𝐴 ( 𝑧𝑋𝑧𝑦 ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 ) )
87 86 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ( ∃ 𝑧𝐴 ( 𝑧𝑋𝑧𝑦 ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 ) )
88 67 87 mpd ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )
89 88 adantlr ( ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ ( 𝐴𝐵 ) ≠ ∅ ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝐴𝐵 ) ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )
90 54 89 n0limd ( ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) ∧ ( 𝐴𝐵 ) ≠ ∅ ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )
91 53 90 pm2.61dane ( ( 𝜑 ∧ ¬ 𝑋𝐵 ) → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )
92 33 91 pm2.61dan ( 𝜑 → ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐴𝐵 ) 𝑧𝑋 )