Metamath Proof Explorer


Theorem cevathlem2

Description: Ceva's theorem second lemma. Relate (doubled) areas of triangles C A O and A B O with of segments B D and D C . (Contributed by Saveliy Skresanov, 24-Sep-2017)

Ref Expression
Hypotheses cevath.sigar ⊢ G = x ∈ ℂ , y ∈ ℂ ⟼ ℑ ⁡ x ‾ ⁢ y
cevath.a ⊢ φ → A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ
cevath.b ⊢ φ → F ∈ ℂ ∧ D ∈ ℂ ∧ E ∈ ℂ
cevath.c ⊢ φ → O ∈ ℂ
cevath.d ⊢ φ → A − O G D − O = 0 ∧ B − O G E − O = 0 ∧ C − O G F − O = 0
cevath.e ⊢ φ → A − F G B − F = 0 ∧ B − D G C − D = 0 ∧ C − E G A − E = 0
cevath.f ⊢ φ → A − O G B − O ≠ 0 ∧ B − O G C − O ≠ 0 ∧ C − O G A − O ≠ 0
Assertion cevathlem2 ⊢ φ → C − O G A − O ⁢ B − D = A − O G B − O ⁢ D − C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cevath.sigar ⊢ G = x ∈ ℂ , y ∈ ℂ ⟼ ℑ ⁡ x ‾ ⁢ y
2 cevath.a ⊢ φ → A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ
3 cevath.b ⊢ φ → F ∈ ℂ ∧ D ∈ ℂ ∧ E ∈ ℂ
4 cevath.c ⊢ φ → O ∈ ℂ
5 cevath.d ⊢ φ → A − O G D − O = 0 ∧ B − O G E − O = 0 ∧ C − O G F − O = 0
6 cevath.e ⊢ φ → A − F G B − F = 0 ∧ B − D G C − D = 0 ∧ C − E G A − E = 0
7 cevath.f ⊢ φ → A − O G B − O ≠ 0 ∧ B − O G C − O ≠ 0 ∧ C − O G A − O ≠ 0
8 3 simp2d ⊢ φ → D ∈ ℂ
9 2 simp1d ⊢ φ → A ∈ ℂ
10 2 simp2d ⊢ φ → B ∈ ℂ
11 8 9 10 3jca ⊢ φ → D ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ
12 9 4 subcld ⊢ φ → A − O ∈ ℂ
13 8 4 subcld ⊢ φ → D − O ∈ ℂ
14 12 13 jca ⊢ φ → A − O ∈ ℂ ∧ D − O ∈ ℂ
15 5 simp1d ⊢ φ → A − O G D − O = 0
16 1 14 15 sigariz ⊢ φ → D − O G A − O = 0
17 4 16 jca ⊢ φ → O ∈ ℂ ∧ D − O G A − O = 0
18 1 11 17 sigaradd ⊢ φ → A − B G D − B − O − B G D − B = A − B G O − B
19 1 sigarperm ⊢ B ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ ∧ O ∈ ℂ → B − O G A − O = A − B G O − B
20 10 9 4 19 syl3anc ⊢ φ → B − O G A − O = A − B G O − B
21 18 20 eqtr4d ⊢ φ → A − B G D − B − O − B G D − B = B − O G A − O
22 21 oveq1d ⊢ φ → A − B G D − B − O − B G D − B ⁢ C − D = B − O G A − O ⁢ C − D
23 9 10 subcld ⊢ φ → A − B ∈ ℂ
24 8 10 subcld ⊢ φ → D − B ∈ ℂ
25 23 24 jca ⊢ φ → A − B ∈ ℂ ∧ D − B ∈ ℂ
26 1 25 sigarimcd ⊢ φ → A − B G D − B ∈ ℂ
27 4 10 subcld ⊢ φ → O − B ∈ ℂ
28 27 24 jca ⊢ φ → O − B ∈ ℂ ∧ D − B ∈ ℂ
29 1 28 sigarimcd ⊢ φ → O − B G D − B ∈ ℂ
30 2 simp3d ⊢ φ → C ∈ ℂ
31 30 8 subcld ⊢ φ → C − D ∈ ℂ
32 26 29 31 subdird ⊢ φ → A − B G D − B − O − B G D − B ⁢ C − D = A − B G D − B ⁢ C − D − O − B G D − B ⁢ C − D
33 22 32 eqtr3d ⊢ φ → B − O G A − O ⁢ C − D = A − B G D − B ⁢ C − D − O − B G D − B ⁢ C − D
34 10 30 9 3jca ⊢ φ → B ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ
35 6 simp2d ⊢ φ → B − D G C − D = 0
36 8 35 jca ⊢ φ → D ∈ ℂ ∧ B − D G C − D = 0
37 1 34 36 sharhght ⊢ φ → A − B G D − B ⁢ C − D = A − C G D − C ⁢ B − D
38 10 30 4 3jca ⊢ φ → B ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ ∧ O ∈ ℂ
39 1 38 36 sharhght ⊢ φ → O − B G D − B ⁢ C − D = O − C G D − C ⁢ B − D
40 37 39 oveq12d ⊢ φ → A − B G D − B ⁢ C − D − O − B G D − B ⁢ C − D = A − C G D − C ⁢ B − D − O − C G D − C ⁢ B − D
41 9 30 subcld ⊢ φ → A − C ∈ ℂ
42 8 30 subcld ⊢ φ → D − C ∈ ℂ
43 1 sigarim ⊢ A − C ∈ ℂ ∧ D − C ∈ ℂ → A − C G D − C ∈ ℝ
44 41 42 43 syl2anc ⊢ φ → A − C G D − C ∈ ℝ
45 44 recnd ⊢ φ → A − C G D − C ∈ ℂ
46 4 30 subcld ⊢ φ → O − C ∈ ℂ
47 46 42 jca ⊢ φ → O − C ∈ ℂ ∧ D − C ∈ ℂ
48 1 47 sigarimcd ⊢ φ → O − C G D − C ∈ ℂ
49 10 8 subcld ⊢ φ → B − D ∈ ℂ
50 45 48 49 subdird ⊢ φ → A − C G D − C − O − C G D − C ⁢ B − D = A − C G D − C ⁢ B − D − O − C G D − C ⁢ B − D
51 8 9 30 3jca ⊢ φ → D ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ
52 1 51 17 sigaradd ⊢ φ → A − C G D − C − O − C G D − C = A − C G O − C
53 1 sigarperm ⊢ C ∈ ℂ ∧ A ∈ ℂ ∧ O ∈ ℂ → C − O G A − O = A − C G O − C
54 30 9 4 53 syl3anc ⊢ φ → C − O G A − O = A − C G O − C
55 52 54 eqtr4d ⊢ φ → A − C G D − C − O − C G D − C = C − O G A − O
56 55 oveq1d ⊢ φ → A − C G D − C − O − C G D − C ⁢ B − D = C − O G A − O ⁢ B − D
57 50 56 eqtr3d ⊢ φ → A − C G D − C ⁢ B − D − O − C G D − C ⁢ B − D = C − O G A − O ⁢ B − D
58 33 40 57 3eqtrrd ⊢ φ → C − O G A − O ⁢ B − D = B − O G A − O ⁢ C − D
59 10 4 subcld ⊢ φ → B − O ∈ ℂ
60 1 sigarac ⊢ B − O ∈ ℂ ∧ A − O ∈ ℂ → B − O G A − O = − A − O G B − O
61 59 12 60 syl2anc ⊢ φ → B − O G A − O = − A − O G B − O
62 61 oveq1d ⊢ φ → B − O G A − O ⁢ C − D = − A − O G B − O ⁢ C − D
63 12 59 jca ⊢ φ → A − O ∈ ℂ ∧ B − O ∈ ℂ
64 1 63 sigarimcd ⊢ φ → A − O G B − O ∈ ℂ
65 mulneg12 ⊢ A − O G B − O ∈ ℂ ∧ C − D ∈ ℂ → − A − O G B − O ⁢ C − D = A − O G B − O ⁢ − C − D
66 64 31 65 syl2anc ⊢ φ → − A − O G B − O ⁢ C − D = A − O G B − O ⁢ − C − D
67 30 8 negsubdi2d ⊢ φ → − C − D = D − C
68 67 oveq2d ⊢ φ → A − O G B − O ⁢ − C − D = A − O G B − O ⁢ D − C
69 66 68 eqtrd ⊢ φ → − A − O G B − O ⁢ C − D = A − O G B − O ⁢ D − C
70 58 62 69 3eqtrd ⊢ φ → C − O G A − O ⁢ B − D = A − O G B − O ⁢ D − C