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Theorem ax5seglem4

Description: Lemma for ax5seg . Given two distinct points, the scaling constant in a betweenness statement is nonzero. (Contributed by Scott Fenton, 11-Jun-2013)

Ref Expression
Assertion ax5seglem4 ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ∧ 𝐴 ≠ 𝐵 ) → 𝑇 ≠ 0 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq2 ⊢ ( 𝑇 = 0 → ( 1 − 𝑇 ) = ( 1 − 0 ) )
2 1m0e1 ⊢ ( 1 − 0 ) = 1
3 1 2 eqtrdi ⊢ ( 𝑇 = 0 → ( 1 − 𝑇 ) = 1 )
4 3 oveq1d ⊢ ( 𝑇 = 0 → ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) = ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) )
5 oveq1 ⊢ ( 𝑇 = 0 → ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) = ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) )
6 4 5 oveq12d ⊢ ( 𝑇 = 0 → ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) = ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) )
7 6 eqeq2d ⊢ ( 𝑇 = 0 → ( ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ↔ ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ) )
8 7 ralbidv ⊢ ( 𝑇 = 0 → ( ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ) )
9 8 biimpac ⊢ ( ( ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ∧ 𝑇 = 0 ) → ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) )
10 eqeefv ⊢ ( ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → ( 𝐴 = 𝐵 ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) = ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) ) )
11 10 3adant1 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) → ( 𝐴 = 𝐵 ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) = ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) ) )
12 11 3adant3r3 ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐴 = 𝐵 ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) = ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) ) )
13 simplr1 ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
14 fveecn ⊢ ( ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ )
15 13 14 sylancom ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ )
16 simplr3 ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) )
17 fveecn ⊢ ( ( 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ )
18 16 17 sylancom ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ )
19 mullid ⊢ ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ → ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) = ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) )
20 mul02 ⊢ ( ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ → ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) = 0 )
21 19 20 oveqan12d ⊢ ( ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ ∧ ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ ) → ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) = ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) + 0 ) )
22 addrid ⊢ ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ → ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) + 0 ) = ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) )
23 22 adantr ⊢ ( ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ ∧ ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ ) → ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) + 0 ) = ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) )
24 21 23 eqtrd ⊢ ( ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ ∧ ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ∈ ℂ ) → ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) = ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) )
25 15 18 24 syl2anc ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) = ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) )
26 25 eqeq1d ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) = ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) ↔ ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) = ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) ) )
27 eqcom ⊢ ( ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) = ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) ↔ ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) )
28 26 27 bitr3di ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) → ( ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) = ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) ↔ ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ) )
29 28 ralbidva ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) = ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ) )
30 12 29 bitrd ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( 𝐴 = 𝐵 ↔ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( 1 · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 0 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ) )
31 9 30 imbitrrid ⊢ ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) → ( ( ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ∧ 𝑇 = 0 ) → 𝐴 = 𝐵 ) )
32 31 expdimp ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ) → ( 𝑇 = 0 → 𝐴 = 𝐵 ) )
33 32 necon3d ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ) → ( 𝐴 ≠ 𝐵 → 𝑇 ≠ 0 ) )
34 33 3impia ⊢ ( ( ( 𝑁 ∈ ℕ ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐵 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝔼 ‘ 𝑁 ) ) ) ∧ ∀ 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ( 𝐵 ‘ 𝑖 ) = ( ( ( 1 − 𝑇 ) · ( 𝐴 ‘ 𝑖 ) ) + ( 𝑇 · ( 𝐶 ‘ 𝑖 ) ) ) ∧ 𝐴 ≠ 𝐵 ) → 𝑇 ≠ 0 )