Metamath Proof Explorer


Theorem sacgr

Description: Supplementary angles of congruent angles are themselves congruent. Theorem 11.13 of Schwabhauser p. 98. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Sep-2020) (Proof shortened by Igor Ieskov, 16-Feb-2023)

Ref Expression
Hypotheses dfcgra2.p ⊢ P = Base G
dfcgra2.i ⊢ I = Itv ⁡ G
dfcgra2.m ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
dfcgra2.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
dfcgra2.a ⊢ φ → A ∈ P
dfcgra2.b ⊢ φ → B ∈ P
dfcgra2.c ⊢ φ → C ∈ P
dfcgra2.d ⊢ φ → D ∈ P
dfcgra2.e ⊢ φ → E ∈ P
dfcgra2.f ⊢ φ → F ∈ P
sacgr.x ⊢ φ → X ∈ P
sacgr.y ⊢ φ → Y ∈ P
sacgr.1 ⊢ φ → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ DEF ”⟩
sacgr.2 ⊢ φ → B ∈ A I X
sacgr.3 ⊢ φ → E ∈ D I Y
sacgr.4 ⊢ φ → B ≠ X
sacgr.5 ⊢ φ → E ≠ Y
Assertion sacgr ⊢ φ → ⟨“ XBC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ YEF ”⟩

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dfcgra2.p ⊢ P = Base G
2 dfcgra2.i ⊢ I = Itv ⁡ G
3 dfcgra2.m ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
4 dfcgra2.g ⊢ φ → G ∈ 𝒢 Tarski
5 dfcgra2.a ⊢ φ → A ∈ P
6 dfcgra2.b ⊢ φ → B ∈ P
7 dfcgra2.c ⊢ φ → C ∈ P
8 dfcgra2.d ⊢ φ → D ∈ P
9 dfcgra2.e ⊢ φ → E ∈ P
10 dfcgra2.f ⊢ φ → F ∈ P
11 sacgr.x ⊢ φ → X ∈ P
12 sacgr.y ⊢ φ → Y ∈ P
13 sacgr.1 ⊢ φ → ⟨“ ABC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ DEF ”⟩
14 sacgr.2 ⊢ φ → B ∈ A I X
15 sacgr.3 ⊢ φ → E ∈ D I Y
16 sacgr.4 ⊢ φ → B ≠ X
17 sacgr.5 ⊢ φ → E ≠ Y
18 eqid ⊢ hl 𝒢 ⁡ G = hl 𝒢 ⁡ G
19 4 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → G ∈ 𝒢 Tarski
20 11 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → X ∈ P
21 6 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → B ∈ P
22 7 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → C ∈ P
23 12 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → Y ∈ P
24 9 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → E ∈ P
25 10 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → F ∈ P
26 eqid ⊢ Line 𝒢 ⁡ G = Line 𝒢 ⁡ G
27 eqid ⊢ pInv 𝒢 ⁡ G = pInv 𝒢 ⁡ G
28 eqid ⊢ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E = pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E
29 simpllr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → x ∈ P
30 1 3 2 26 27 19 24 28 29 mircl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x ∈ P
31 simplr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → y ∈ P
32 eqid ⊢ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B = pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B
33 1 3 2 26 27 4 6 32 11 mirmir ⊢ φ → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X = X
34 eqidd ⊢ φ → B = B
35 eqidd ⊢ φ → C = C
36 33 34 35 s3eqd ⊢ φ → ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ = ⟨“ XBC ”⟩
37 36 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ = ⟨“ XBC ”⟩
38 eqid ⊢ ∼ 𝒢 ⁡ G = ∼ 𝒢 ⁡ G
39 1 3 2 26 27 4 6 32 11 mircl ⊢ φ → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X ∈ P
40 39 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X ∈ P
41 16 necomd ⊢ φ → X ≠ B
42 1 3 2 26 27 4 6 32 11 41 mirne ⊢ φ → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X ≠ B
43 42 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X ≠ B
44 simpr1 ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩
45 1 3 2 26 27 19 38 32 28 40 21 29 24 22 31 43 44 mirtrcgr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x Ey ”⟩
46 37 45 eqbrtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → ⟨“ XBC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x Ey ”⟩
47 17 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → E ≠ Y
48 47 necomd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → Y ≠ E
49 8 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → D ∈ P
50 simpr2 ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D
51 1 2 18 29 49 24 19 50 hlne1 ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → x ≠ E
52 1 3 2 26 27 19 24 28 29 51 mirne ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x ≠ E
53 1 2 18 29 49 24 19 50 hlcomd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → D hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E x
54 15 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → E ∈ D I Y
55 1 2 18 49 29 23 19 24 53 54 btwnhl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → E ∈ x I Y
56 1 3 2 19 29 24 23 55 tgbtwncom ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → E ∈ Y I x
57 1 3 2 26 27 19 24 28 29 mirmir ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x = x
58 57 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → Y I pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x = Y I x
59 56 58 eleqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → E ∈ Y I pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x
60 1 3 2 26 27 19 28 18 24 23 30 24 48 52 59 mirhl2 ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → Y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x
61 1 2 18 23 30 24 19 60 hlcomd ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ E ⁡ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E Y
62 simpr3 ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F
63 1 2 18 19 20 21 22 23 24 25 30 31 46 61 62 iscgrad ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P ∧ ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F → ⟨“ XBC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ YEF ”⟩
64 1 2 18 4 5 6 7 8 9 10 13 cgrane2 ⊢ φ → B ≠ C
65 1 2 4 18 39 6 7 42 64 cgraid ⊢ φ → ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩
66 1 2 18 4 5 6 7 8 9 10 13 cgrane1 ⊢ φ → A ≠ B
67 33 oveq2d ⊢ φ → A I pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X = A I X
68 14 67 eleqtrrd ⊢ φ → B ∈ A I pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X
69 1 3 2 26 27 4 32 18 6 5 39 5 66 42 68 mirhl2 ⊢ φ → A hl 𝒢 ⁡ G ⁡ B pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X
70 1 2 18 4 39 6 7 39 6 7 65 5 69 cgrahl1 ⊢ φ → ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ ABC ”⟩
71 1 2 4 18 39 6 7 5 6 7 70 8 9 10 13 cgratr ⊢ φ → ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ DEF ”⟩
72 1 2 18 4 39 6 7 8 9 10 iscgra ⊢ φ → ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ DEF ”⟩ ↔ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F
73 71 72 mpbid ⊢ φ → ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ⟨“ pInv 𝒢 ⁡ G ⁡ B ⁡ X BC ”⟩ ∼ 𝒢 ⁡ G ⟨“ xEy ”⟩ ∧ x hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E D ∧ y hl 𝒢 ⁡ G ⁡ E F
74 63 73 r19.29vva ⊢ φ → ⟨“ XBC ”⟩ ∼ 𝒢 ∠ ⁡ G ⟨“ YEF ”⟩