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Theorem opphllem1

Description: Lemma for opphl . (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses hpg.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
hpg.d = ( dist ‘ 𝐺 )
hpg.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
hpg.o 𝑂 = { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑃𝐷 ) ∧ 𝑏 ∈ ( 𝑃𝐷 ) ) ∧ ∃ 𝑡𝐷 𝑡 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑏 ) ) }
opphl.l 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
opphl.d ( 𝜑𝐷 ∈ ran 𝐿 )
opphl.g ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
opphllem1.s 𝑆 = ( ( pInvG ‘ 𝐺 ) ‘ 𝑀 )
opphllem1.a ( 𝜑𝐴𝑃 )
opphllem1.b ( 𝜑𝐵𝑃 )
opphllem1.c ( 𝜑𝐶𝑃 )
opphllem1.r ( 𝜑𝑅𝐷 )
opphllem1.o ( 𝜑𝐴 𝑂 𝐶 )
opphllem1.m ( 𝜑𝑀𝐷 )
opphllem1.n ( 𝜑𝐴 = ( 𝑆𝐶 ) )
opphllem1.x ( 𝜑𝐴𝑅 )
opphllem1.y ( 𝜑𝐵𝑅 )
opphllem1.z ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝑅 𝐼 𝐴 ) )
Assertion opphllem1 ( 𝜑𝐵 𝑂 𝐶 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hpg.p 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
2 hpg.d = ( dist ‘ 𝐺 )
3 hpg.i 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
4 hpg.o 𝑂 = { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑃𝐷 ) ∧ 𝑏 ∈ ( 𝑃𝐷 ) ) ∧ ∃ 𝑡𝐷 𝑡 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑏 ) ) }
5 opphl.l 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
6 opphl.d ( 𝜑𝐷 ∈ ran 𝐿 )
7 opphl.g ( 𝜑𝐺 ∈ TarskiG )
8 opphllem1.s 𝑆 = ( ( pInvG ‘ 𝐺 ) ‘ 𝑀 )
9 opphllem1.a ( 𝜑𝐴𝑃 )
10 opphllem1.b ( 𝜑𝐵𝑃 )
11 opphllem1.c ( 𝜑𝐶𝑃 )
12 opphllem1.r ( 𝜑𝑅𝐷 )
13 opphllem1.o ( 𝜑𝐴 𝑂 𝐶 )
14 opphllem1.m ( 𝜑𝑀𝐷 )
15 opphllem1.n ( 𝜑𝐴 = ( 𝑆𝐶 ) )
16 opphllem1.x ( 𝜑𝐴𝑅 )
17 opphllem1.y ( 𝜑𝐵𝑅 )
18 opphllem1.z ( 𝜑𝐵 ∈ ( 𝑅 𝐼 𝐴 ) )
19 1 2 3 4 5 6 7 9 11 13 oppne1 ( 𝜑 → ¬ 𝐴𝐷 )
20 simpr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴 = 𝐵 ) → 𝐴 = 𝐵 )
21 simplr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴 = 𝐵 ) → 𝐵𝐷 )
22 20 21 eqeltrd ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴 = 𝐵 ) → 𝐴𝐷 )
23 7 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
24 10 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐵𝑃 )
25 1 5 3 7 6 12 tglnpt ( 𝜑𝑅𝑃 )
26 25 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝑅𝑃 )
27 9 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐴𝑃 )
28 17 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐵𝑅 )
29 28 necomd ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝑅𝐵 )
30 18 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐵 ∈ ( 𝑅 𝐼 𝐴 ) )
31 1 3 5 23 26 24 27 29 30 btwnlng3 ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐴 ∈ ( 𝑅 𝐿 𝐵 ) )
32 1 3 5 23 24 26 27 28 31 lncom ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐴 ∈ ( 𝐵 𝐿 𝑅 ) )
33 6 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐷 ∈ ran 𝐿 )
34 simplr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐵𝐷 )
35 12 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝑅𝐷 )
36 1 3 5 23 24 26 28 28 33 34 35 tglinethru ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐷 = ( 𝐵 𝐿 𝑅 ) )
37 32 36 eleqtrrd ( ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) ∧ 𝐴𝐵 ) → 𝐴𝐷 )
38 22 37 pm2.61dane ( ( 𝜑𝐵𝐷 ) → 𝐴𝐷 )
39 19 38 mtand ( 𝜑 → ¬ 𝐵𝐷 )
40 1 2 3 4 5 6 7 9 11 13 oppne2 ( 𝜑 → ¬ 𝐶𝐷 )
41 1 5 3 7 6 14 tglnpt ( 𝜑𝑀𝑃 )
42 eqid ( pInvG ‘ 𝐺 ) = ( pInvG ‘ 𝐺 )
43 1 2 3 5 42 7 41 8 9 mirbtwn ( 𝜑𝑀 ∈ ( ( 𝑆𝐴 ) 𝐼 𝐴 ) )
44 15 eqcomd ( 𝜑 → ( 𝑆𝐶 ) = 𝐴 )
45 1 2 3 5 42 7 41 8 11 44 mircom ( 𝜑 → ( 𝑆𝐴 ) = 𝐶 )
46 45 oveq1d ( 𝜑 → ( ( 𝑆𝐴 ) 𝐼 𝐴 ) = ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) )
47 43 46 eleqtrd ( 𝜑𝑀 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) )
48 1 2 3 7 25 11 9 10 41 18 47 axtgpasch ( 𝜑 → ∃ 𝑡𝑃 ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) )
49 7 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
50 25 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝑅𝑃 )
51 simplrl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝑡𝑃 )
52 simplrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) )
53 52 simprd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) )
54 simpr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝑀 = 𝑅 )
55 54 oveq1d ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) = ( 𝑅 𝐼 𝑅 ) )
56 53 55 eleqtrd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝑡 ∈ ( 𝑅 𝐼 𝑅 ) )
57 1 2 3 49 50 51 56 axtgbtwnid ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝑅 = 𝑡 )
58 12 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝑅𝐷 )
59 57 58 eqeltrrd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀 = 𝑅 ) → 𝑡𝐷 )
60 7 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
61 41 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝑀𝑃 )
62 25 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝑅𝑃 )
63 simplrl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝑡𝑃 )
64 simpr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝑀𝑅 )
65 simplrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) )
66 65 simprd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) )
67 1 3 5 60 61 62 63 64 66 btwnlng1 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐿 𝑅 ) )
68 7 adantr ( ( 𝜑𝑀𝑅 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
69 41 adantr ( ( 𝜑𝑀𝑅 ) → 𝑀𝑃 )
70 25 adantr ( ( 𝜑𝑀𝑅 ) → 𝑅𝑃 )
71 simpr ( ( 𝜑𝑀𝑅 ) → 𝑀𝑅 )
72 6 adantr ( ( 𝜑𝑀𝑅 ) → 𝐷 ∈ ran 𝐿 )
73 14 adantr ( ( 𝜑𝑀𝑅 ) → 𝑀𝐷 )
74 12 adantr ( ( 𝜑𝑀𝑅 ) → 𝑅𝐷 )
75 1 3 5 68 69 70 71 71 72 73 74 tglinethru ( ( 𝜑𝑀𝑅 ) → 𝐷 = ( 𝑀 𝐿 𝑅 ) )
76 75 adantlr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝐷 = ( 𝑀 𝐿 𝑅 ) )
77 67 76 eleqtrrd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) ∧ 𝑀𝑅 ) → 𝑡𝐷 )
78 59 77 pm2.61dane ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) → 𝑡𝐷 )
79 simprrl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑡𝑃 ∧ ( 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ∧ 𝑡 ∈ ( 𝑀 𝐼 𝑅 ) ) ) ) → 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) )
80 48 78 79 reximssdv ( 𝜑 → ∃ 𝑡𝐷 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) )
81 39 40 80 jca31 ( 𝜑 → ( ( ¬ 𝐵𝐷 ∧ ¬ 𝐶𝐷 ) ∧ ∃ 𝑡𝐷 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) )
82 1 2 3 4 10 11 islnopp ( 𝜑 → ( 𝐵 𝑂 𝐶 ↔ ( ( ¬ 𝐵𝐷 ∧ ¬ 𝐶𝐷 ) ∧ ∃ 𝑡𝐷 𝑡 ∈ ( 𝐵 𝐼 𝐶 ) ) ) )
83 81 82 mpbird ( 𝜑𝐵 𝑂 𝐶 )