Metamath Proof Explorer


Theorem angpieqvd

Description: The angle ABC is _pi iff B is a nontrivial convex combination of A and C , i.e., iff B is in the interior of the segment AC. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017)

Ref Expression
Hypotheses angpieqvd.angdef ⊢ F = x ∈ ℂ ∖ 0 , y ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ ℑ ⁡ log ⁡ y x
angpieqvd.A ⊢ φ → A ∈ ℂ
angpieqvd.B ⊢ φ → B ∈ ℂ
angpieqvd.C ⊢ φ → C ∈ ℂ
angpieqvd.AneB ⊢ φ → A ≠ B
angpieqvd.BneC ⊢ φ → B ≠ C
Assertion angpieqvd ⊢ φ → A − B F C − B = π ↔ ∃ w ∈ 0 1 B = w ⁢ A + 1 − w ⁢ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 angpieqvd.angdef ⊢ F = x ∈ ℂ ∖ 0 , y ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ ℑ ⁡ log ⁡ y x
2 angpieqvd.A ⊢ φ → A ∈ ℂ
3 angpieqvd.B ⊢ φ → B ∈ ℂ
4 angpieqvd.C ⊢ φ → C ∈ ℂ
5 angpieqvd.AneB ⊢ φ → A ≠ B
6 angpieqvd.BneC ⊢ φ → B ≠ C
7 1 2 3 4 5 6 angpieqvdlem2 ⊢ φ → − C − B A − B ∈ ℝ + ↔ A − B F C − B = π
8 7 biimpar ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → − C − B A − B ∈ ℝ +
9 2 adantr ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → A ∈ ℂ
10 3 adantr ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → B ∈ ℂ
11 4 adantr ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C ∈ ℂ
12 5 adantr ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → A ≠ B
13 1 2 3 4 5 6 angpined ⊢ φ → A − B F C − B = π → A ≠ C
14 13 imp ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → A ≠ C
15 9 10 11 12 14 angpieqvdlem ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → − C − B A − B ∈ ℝ + ↔ C − B C − A ∈ 0 1
16 8 15 mpbid ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C − B C − A ∈ 0 1
17 4 3 subcld ⊢ φ → C − B ∈ ℂ
18 17 adantr ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C − B ∈ ℂ
19 4 2 subcld ⊢ φ → C − A ∈ ℂ
20 19 adantr ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C − A ∈ ℂ
21 14 necomd ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C ≠ A
22 11 9 21 subne0d ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C − A ≠ 0
23 18 20 22 divcan1d ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C − B C − A ⁢ C − A = C − B
24 23 eqcomd ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C − B = C − B C − A ⁢ C − A
25 18 20 22 divcld ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → C − B C − A ∈ ℂ
26 9 10 11 25 affineequiv ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → B = C − B C − A ⁢ A + 1 − C − B C − A ⁢ C ↔ C − B = C − B C − A ⁢ C − A
27 24 26 mpbird ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → B = C − B C − A ⁢ A + 1 − C − B C − A ⁢ C
28 oveq1 ⊢ w = C − B C − A → w ⁢ A = C − B C − A ⁢ A
29 oveq2 ⊢ w = C − B C − A → 1 − w = 1 − C − B C − A
30 29 oveq1d ⊢ w = C − B C − A → 1 − w ⁢ C = 1 − C − B C − A ⁢ C
31 28 30 oveq12d ⊢ w = C − B C − A → w ⁢ A + 1 − w ⁢ C = C − B C − A ⁢ A + 1 − C − B C − A ⁢ C
32 31 rspceeqv ⊢ C − B C − A ∈ 0 1 ∧ B = C − B C − A ⁢ A + 1 − C − B C − A ⁢ C → ∃ w ∈ 0 1 B = w ⁢ A + 1 − w ⁢ C
33 16 27 32 syl2anc ⊢ φ ∧ A − B F C − B = π → ∃ w ∈ 0 1 B = w ⁢ A + 1 − w ⁢ C
34 33 ex ⊢ φ → A − B F C − B = π → ∃ w ∈ 0 1 B = w ⁢ A + 1 − w ⁢ C
35 2 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 → A ∈ ℂ
36 3 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 → B ∈ ℂ
37 4 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 → C ∈ ℂ
38 simpr ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 → w ∈ 0 1
39 elioore ⊢ w ∈ 0 1 → w ∈ ℝ
40 recn ⊢ w ∈ ℝ → w ∈ ℂ
41 38 39 40 3syl ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 → w ∈ ℂ
42 35 36 37 41 affineequiv ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 → B = w ⁢ A + 1 − w ⁢ C ↔ C − B = w ⁢ C − A
43 simp3 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C − B = w ⁢ C − A
44 17 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C − B ∈ ℂ
45 41 3adant3 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → w ∈ ℂ
46 19 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C − A ∈ ℂ
47 6 necomd ⊢ φ → C ≠ B
48 4 3 47 subne0d ⊢ φ → C − B ≠ 0
49 48 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C − B ≠ 0
50 43 49 eqnetrrd ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → w ⁢ C − A ≠ 0
51 45 46 50 mulne0bbd ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C − A ≠ 0
52 44 45 46 51 divmul3d ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C − B C − A = w ↔ C − B = w ⁢ C − A
53 43 52 mpbird ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C − B C − A = w
54 simp2 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → w ∈ 0 1
55 53 54 eqeltrd ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C − B C − A ∈ 0 1
56 2 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → A ∈ ℂ
57 3 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → B ∈ ℂ
58 4 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C ∈ ℂ
59 5 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → A ≠ B
60 58 56 51 subne0ad ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → C ≠ A
61 60 necomd ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → A ≠ C
62 56 57 58 59 61 angpieqvdlem ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → − C − B A − B ∈ ℝ + ↔ C − B C − A ∈ 0 1
63 55 62 mpbird ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → − C − B A − B ∈ ℝ +
64 6 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → B ≠ C
65 1 56 57 58 59 64 angpieqvdlem2 ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → − C − B A − B ∈ ℝ + ↔ A − B F C − B = π
66 63 65 mpbid ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 ∧ C − B = w ⁢ C − A → A − B F C − B = π
67 66 3expia ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 → C − B = w ⁢ C − A → A − B F C − B = π
68 42 67 sylbid ⊢ φ ∧ w ∈ 0 1 → B = w ⁢ A + 1 − w ⁢ C → A − B F C − B = π
69 68 rexlimdva ⊢ φ → ∃ w ∈ 0 1 B = w ⁢ A + 1 − w ⁢ C → A − B F C − B = π
70 34 69 impbid ⊢ φ → A − B F C − B = π ↔ ∃ w ∈ 0 1 B = w ⁢ A + 1 − w ⁢ C