Metamath Proof Explorer


Theorem chordthmlem2

Description: If M is the midpoint of AB, AQ = BQ, and P is on the line AB, then QMP is a right angle. This is proven by reduction to the special case chordthmlem , where P = B, and using angrtmuld to observe that QMP is right iff QMB is. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017)

Ref Expression
Hypotheses chordthmlem2.angdef ⊢ F = x ∈ ℂ ∖ 0 , y ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ ℑ ⁡ log ⁡ y x
chordthmlem2.A ⊢ φ → A ∈ ℂ
chordthmlem2.B ⊢ φ → B ∈ ℂ
chordthmlem2.Q ⊢ φ → Q ∈ ℂ
chordthmlem2.X ⊢ φ → X ∈ ℝ
chordthmlem2.M ⊢ φ → M = A + B 2
chordthmlem2.P ⊢ φ → P = X ⁢ A + 1 − X ⁢ B
chordthmlem2.ABequidistQ ⊢ φ → A − Q = B − Q
chordthmlem2.PneM ⊢ φ → P ≠ M
chordthmlem2.QneM ⊢ φ → Q ≠ M
Assertion chordthmlem2 ⊢ φ → Q − M F P − M ∈ π 2 − π 2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 chordthmlem2.angdef ⊢ F = x ∈ ℂ ∖ 0 , y ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ ℑ ⁡ log ⁡ y x
2 chordthmlem2.A ⊢ φ → A ∈ ℂ
3 chordthmlem2.B ⊢ φ → B ∈ ℂ
4 chordthmlem2.Q ⊢ φ → Q ∈ ℂ
5 chordthmlem2.X ⊢ φ → X ∈ ℝ
6 chordthmlem2.M ⊢ φ → M = A + B 2
7 chordthmlem2.P ⊢ φ → P = X ⁢ A + 1 − X ⁢ B
8 chordthmlem2.ABequidistQ ⊢ φ → A − Q = B − Q
9 chordthmlem2.PneM ⊢ φ → P ≠ M
10 chordthmlem2.QneM ⊢ φ → Q ≠ M
11 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
12 11 a1i ⊢ φ → 2 ∈ ℝ
13 2ne0 ⊢ 2 ≠ 0
14 13 a1i ⊢ φ → 2 ≠ 0
15 12 14 rereccld ⊢ φ → 1 2 ∈ ℝ
16 15 5 resubcld ⊢ φ → 1 2 − X ∈ ℝ
17 16 recnd ⊢ φ → 1 2 − X ∈ ℂ
18 3 2 subcld ⊢ φ → B − A ∈ ℂ
19 15 recnd ⊢ φ → 1 2 ∈ ℂ
20 5 recnd ⊢ φ → X ∈ ℂ
21 19 20 18 subdird ⊢ φ → 1 2 − X ⁢ B − A = 1 2 ⁢ B − A − X ⁢ B − A
22 2cnd ⊢ φ → 2 ∈ ℂ
23 3 22 14 divcan4d ⊢ φ → B ⋅ 2 2 = B
24 3 times2d ⊢ φ → B ⋅ 2 = B + B
25 24 oveq1d ⊢ φ → B ⋅ 2 2 = B + B 2
26 23 25 eqtr3d ⊢ φ → B = B + B 2
27 26 6 oveq12d ⊢ φ → B − M = B + B 2 − A + B 2
28 3 3 addcld ⊢ φ → B + B ∈ ℂ
29 2 3 addcld ⊢ φ → A + B ∈ ℂ
30 28 29 22 14 divsubdird ⊢ φ → B + B - A + B 2 = B + B 2 − A + B 2
31 3 2 3 pnpcan2d ⊢ φ → B + B - A + B = B − A
32 31 oveq1d ⊢ φ → B + B - A + B 2 = B − A 2
33 27 30 32 3eqtr2d ⊢ φ → B − M = B − A 2
34 18 22 14 divrec2d ⊢ φ → B − A 2 = 1 2 ⁢ B − A
35 33 34 eqtrd ⊢ φ → B − M = 1 2 ⁢ B − A
36 20 2 mulcld ⊢ φ → X ⁢ A ∈ ℂ
37 1cnd ⊢ φ → 1 ∈ ℂ
38 37 20 subcld ⊢ φ → 1 − X ∈ ℂ
39 38 3 mulcld ⊢ φ → 1 − X ⁢ B ∈ ℂ
40 36 39 addcld ⊢ φ → X ⁢ A + 1 − X ⁢ B ∈ ℂ
41 7 40 eqeltrd ⊢ φ → P ∈ ℂ
42 2 41 3 20 affineequiv ⊢ φ → P = X ⁢ A + 1 − X ⁢ B ↔ B − P = X ⁢ B − A
43 7 42 mpbid ⊢ φ → B − P = X ⁢ B − A
44 35 43 oveq12d ⊢ φ → B - M - B − P = 1 2 ⁢ B − A − X ⁢ B − A
45 29 halfcld ⊢ φ → A + B 2 ∈ ℂ
46 6 45 eqeltrd ⊢ φ → M ∈ ℂ
47 3 46 41 nnncan1d ⊢ φ → B - M - B − P = P − M
48 21 44 47 3eqtr2rd ⊢ φ → P − M = 1 2 − X ⁢ B − A
49 41 46 9 subne0d ⊢ φ → P − M ≠ 0
50 48 49 eqnetrrd ⊢ φ → 1 2 − X ⁢ B − A ≠ 0
51 17 18 50 mulne0bbd ⊢ φ → B − A ≠ 0
52 3 2 51 subne0ad ⊢ φ → B ≠ A
53 52 necomd ⊢ φ → A ≠ B
54 1 2 3 4 6 8 53 10 chordthmlem ⊢ φ → Q − M F B − M ∈ π 2 − π 2
55 4 46 subcld ⊢ φ → Q − M ∈ ℂ
56 41 46 subcld ⊢ φ → P − M ∈ ℂ
57 3 46 subcld ⊢ φ → B − M ∈ ℂ
58 4 46 10 subne0d ⊢ φ → Q − M ≠ 0
59 22 14 recne0d ⊢ φ → 1 2 ≠ 0
60 19 18 59 51 mulne0d ⊢ φ → 1 2 ⁢ B − A ≠ 0
61 35 60 eqnetrd ⊢ φ → B − M ≠ 0
62 35 48 oveq12d ⊢ φ → B − M P − M = 1 2 ⁢ B − A 1 2 − X ⁢ B − A
63 17 18 50 mulne0bad ⊢ φ → 1 2 − X ≠ 0
64 19 17 18 63 51 divcan5rd ⊢ φ → 1 2 ⁢ B − A 1 2 − X ⁢ B − A = 1 2 1 2 − X
65 62 64 eqtrd ⊢ φ → B − M P − M = 1 2 1 2 − X
66 15 16 63 redivcld ⊢ φ → 1 2 1 2 − X ∈ ℝ
67 65 66 eqeltrd ⊢ φ → B − M P − M ∈ ℝ
68 1 55 56 57 58 49 61 67 angrtmuld ⊢ φ → Q − M F P − M ∈ π 2 − π 2 ↔ Q − M F B − M ∈ π 2 − π 2
69 54 68 mpbird ⊢ φ → Q − M F P − M ∈ π 2 − π 2