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Theorem coltr3

Description: A transitivity law for colinearity. (Contributed by Thierry Arnoux, 27-Nov-2019)

Ref Expression
Hypotheses tglineintmo.p ⊢ 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
tglineintmo.i ⊢ 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
tglineintmo.l ⊢ 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
tglineintmo.g ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG )
coltr.a ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑃 )
coltr.b ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑃 )
coltr.c ⊢ ( 𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑃 )
coltr.d ⊢ ( 𝜑 → 𝐷 ∈ 𝑃 )
coltr.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )
coltr3.2 ⊢ ( 𝜑 → 𝐷 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) )
Assertion coltr3 ( 𝜑 → 𝐷 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tglineintmo.p ⊢ 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
2 tglineintmo.i ⊢ 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
3 tglineintmo.l ⊢ 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
4 tglineintmo.g ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG )
5 coltr.a ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑃 )
6 coltr.b ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑃 )
7 coltr.c ⊢ ( 𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑃 )
8 coltr.d ⊢ ( 𝜑 → 𝐷 ∈ 𝑃 )
9 coltr.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )
10 coltr3.2 ⊢ ( 𝜑 → 𝐷 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) )
11 eqid ⊢ ( dist ‘ 𝐺 ) = ( dist ‘ 𝐺 )
12 4 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
13 5 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐴 ∈ 𝑃 )
14 8 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐷 ∈ 𝑃 )
15 10 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐷 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) )
16 simpr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐴 = 𝐶 )
17 16 oveq2d ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → ( 𝐴 𝐼 𝐴 ) = ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) )
18 15 17 eleqtrrd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐷 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐴 ) )
19 1 11 2 12 13 14 18 axtgbtwnid ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐴 = 𝐷 )
20 9 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )
21 19 20 eqeltrrd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐶 ) → 𝐷 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )
22 4 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
23 5 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐴 ∈ 𝑃 )
24 7 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐶 ∈ 𝑃 )
25 8 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐷 ∈ 𝑃 )
26 simpr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐴 ≠ 𝐶 )
27 10 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐷 ∈ ( 𝐴 𝐼 𝐶 ) )
28 1 2 3 22 23 24 25 26 27 btwnlng1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐷 ∈ ( 𝐴 𝐿 𝐶 ) )
29 26 necomd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐶 ≠ 𝐴 )
30 6 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐵 ∈ 𝑃 )
31 1 3 2 4 6 7 9 tglngne ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐶 )
32 31 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐵 ≠ 𝐶 )
33 9 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )
34 1 2 3 22 24 23 30 29 33 32 lnrot1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐿 𝐴 ) )
35 1 2 3 22 24 23 29 30 32 34 tglineelsb2 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → ( 𝐶 𝐿 𝐴 ) = ( 𝐶 𝐿 𝐵 ) )
36 1 2 3 22 23 24 26 tglinecom ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → ( 𝐴 𝐿 𝐶 ) = ( 𝐶 𝐿 𝐴 ) )
37 1 2 3 4 6 7 31 tglinecom ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) = ( 𝐶 𝐿 𝐵 ) )
38 37 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) = ( 𝐶 𝐿 𝐵 ) )
39 35 36 38 3eqtr4d ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → ( 𝐴 𝐿 𝐶 ) = ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )
40 28 39 eleqtrd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐶 ) → 𝐷 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )
41 21 40 pm2.61dane ⊢ ( 𝜑 → 𝐷 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝐶 ) )