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Theorem perpeq

Description: Uniqueness of the perpendicular to a line A within a plane H at a point X . Theorem 11.20 of Schwabhauser p. 99. (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Jul-2026)

Ref Expression
Hypotheses perpeq.1 ⊢ P = Base G
perpeq.2 ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
perpeq.3 No typesetting found for |- E = ( PlnG ` G ) with typecode |-
perpeq.4 ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
perpeq.5 ⊢ φ → A ∈ ran ⁡ L
perpeq.6 ⊢ φ → H ∈ ran ⁡ E
perpeq.7 ⊢ φ → X ∈ A
perpeq.8 ⊢ φ → A ⊆ H
perpeq.9 ⊢ φ → Y ∈ H
perpeq.10 ⊢ φ → Z ∈ H
perpeq.11 ⊢ φ → X L Y ⟂ 𝒢 ⁡ G A
perpeq.12 ⊢ φ → X L Z ⟂ 𝒢 ⁡ G A
Assertion perpeq ⊢ φ → X L Y = X L Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 perpeq.1 ⊢ P = Base G
2 perpeq.2 ⊢ L = Line 𝒢 ⁡ G
3 perpeq.3 Could not format E = ( PlnG ` G ) : No typesetting found for |- E = ( PlnG ` G ) with typecode |-
4 perpeq.4 ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
5 perpeq.5 ⊢ φ → A ∈ ran ⁡ L
6 perpeq.6 ⊢ φ → H ∈ ran ⁡ E
7 perpeq.7 ⊢ φ → X ∈ A
8 perpeq.8 ⊢ φ → A ⊆ H
9 perpeq.9 ⊢ φ → Y ∈ H
10 perpeq.10 ⊢ φ → Z ∈ H
11 perpeq.11 ⊢ φ → X L Y ⟂ 𝒢 ⁡ G A
12 perpeq.12 ⊢ φ → X L Z ⟂ 𝒢 ⁡ G A
13 4 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → G ∈ 𝒢 Tarski
14 5 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → A ∈ ran ⁡ L
15 6 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → H ∈ ran ⁡ E
16 7 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X ∈ A
17 8 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → A ⊆ H
18 9 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → Y ∈ H
19 10 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → Z ∈ H
20 11 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X L Y ⟂ 𝒢 ⁡ G A
21 12 adantr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X L Z ⟂ 𝒢 ⁡ G A
22 simpr ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z
23 1 2 3 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 perpeqlem ⊢ φ ∧ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X L Y = X L Z
24 4 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → G ∈ 𝒢 Tarski
25 5 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → A ∈ ran ⁡ L
26 6 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → H ∈ ran ⁡ E
27 7 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X ∈ A
28 8 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → A ⊆ H
29 9 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → Y ∈ H
30 eqid ⊢ pInv 𝒢 ⁡ G = pInv 𝒢 ⁡ G
31 eqid ⊢ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X = pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X
32 8 7 sseldd ⊢ φ → X ∈ H
33 32 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X ∈ H
34 10 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → Z ∈ H
35 1 3 30 31 24 26 33 34 mirplncl ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z ∈ H
36 11 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X L Y ⟂ 𝒢 ⁡ G A
37 eqid ⊢ Itv ⁡ G = Itv ⁡ G
38 1 2 37 4 5 7 tglnpt ⊢ φ → X ∈ P
39 1 37 2 3 4 6 10 plngrnssp ⊢ φ → Z ∈ P
40 2 4 12 perpln1 ⊢ φ → X L Z ∈ ran ⁡ L
41 1 37 2 4 38 39 40 tglnne ⊢ φ → X ≠ Z
42 eqid ⊢ dist ⁡ G = dist ⁡ G
43 1 37 2 4 38 39 41 tglinerflx1 ⊢ φ → X ∈ X L Z
44 1 37 2 4 38 39 41 tglinerflx2 ⊢ φ → Z ∈ X L Z
45 1 42 37 2 30 4 31 40 43 44 mirln ⊢ φ → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z ∈ X L Z
46 1 2 37 4 40 45 tglnpt ⊢ φ → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z ∈ P
47 41 necomd ⊢ φ → Z ≠ X
48 1 42 37 2 30 4 38 31 39 47 mirne ⊢ φ → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z ≠ X
49 1 37 2 4 38 39 41 46 48 45 tglineelsb2 ⊢ φ → X L Z = X L pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z
50 49 12 breq1dd ⊢ φ → X L pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z ⟂ 𝒢 ⁡ G A
51 50 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X L pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z ⟂ 𝒢 ⁡ G A
52 1 37 2 3 4 6 9 plngrnssp ⊢ φ → Y ∈ P
53 1 42 37 2 4 5 7 52 11 footne ⊢ φ → ¬ Y ∈ A
54 52 53 eldifd ⊢ φ → Y ∈ P ∖ A
55 54 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → Y ∈ P ∖ A
56 9 53 eldifd ⊢ φ → Y ∈ H ∖ A
57 1 2 3 4 6 5 56 8 plng3p ⊢ φ → H = A E Y
58 10 57 eleqtrd ⊢ φ → Z ∈ A E Y
59 1 42 37 2 4 5 7 39 12 footne ⊢ φ → ¬ Z ∈ A
60 58 59 eldifd ⊢ φ → Z ∈ A E Y ∖ A
61 60 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → Z ∈ A E Y ∖ A
62 simpr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z
63 1 2 30 3 31 24 25 27 55 61 62 nhpmirhp ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z
64 1 2 3 24 25 26 27 28 29 35 36 51 63 perpeqlem ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X L Y = X L pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z
65 49 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X L Z = X L pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ X ⁡ Z
66 64 65 eqtr4d ⊢ φ ∧ ¬ Y hp 𝒢 ⁡ G ⁡ A Z → X L Y = X L Z
67 23 66 pm2.61dan ⊢ φ → X L Y = X L Z