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Theorem tglowdim2l

Description: Reformulation of the lower dimension axiom for dimension two. There exist three non-colinear points. Theorem 6.24 of Schwabhauser p. 46. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-May-2019)

Ref Expression
Hypotheses tglineintmo.p ⊢ 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
tglineintmo.i ⊢ 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
tglineintmo.l ⊢ 𝐿 = ( LineG ‘ 𝐺 )
tglineintmo.g ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG )
tglowdim2l.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 DimTarskiG≥ 2 )
Assertion tglowdim2l ( 𝜑 → ∃ 𝑎 ∈ 𝑃 ∃ 𝑏 ∈ 𝑃 ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐿 𝑏 ) ∨ 𝑎 = 𝑏 ) )

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 tglowdim2l.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 DimTarskiG≥ 2 )
6 eqid ⊢ ( dist ‘ 𝐺 ) = ( dist ‘ 𝐺 )
7 1 6 2 4 5 axtglowdim2 ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑎 ∈ 𝑃 ∃ 𝑏 ∈ 𝑃 ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑐 ) ) )
8 4 ad3antrrr ⊢ ( ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑐 ∈ 𝑃 ) → 𝐺 ∈ TarskiG )
9 simpllr ⊢ ( ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑐 ∈ 𝑃 ) → 𝑎 ∈ 𝑃 )
10 simplr ⊢ ( ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑐 ∈ 𝑃 ) → 𝑏 ∈ 𝑃 )
11 simpr ⊢ ( ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑐 ∈ 𝑃 ) → 𝑐 ∈ 𝑃 )
12 1 3 2 8 9 10 11 tgcolg ⊢ ( ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑐 ∈ 𝑃 ) → ( ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐿 𝑏 ) ∨ 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑐 ) ) ) )
13 12 notbid ⊢ ( ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑐 ∈ 𝑃 ) → ( ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐿 𝑏 ) ∨ 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑐 ) ) ) )
14 13 rexbidva ⊢ ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃 ) ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) → ( ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐿 𝑏 ) ∨ 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑐 ) ) ) )
15 14 rexbidva ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃 ) → ( ∃ 𝑏 ∈ 𝑃 ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐿 𝑏 ) ∨ 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ∃ 𝑏 ∈ 𝑃 ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑐 ) ) ) )
16 15 rexbidva ⊢ ( 𝜑 → ( ∃ 𝑎 ∈ 𝑃 ∃ 𝑏 ∈ 𝑃 ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐿 𝑏 ) ∨ 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ∃ 𝑎 ∈ 𝑃 ∃ 𝑏 ∈ 𝑃 ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑎 𝐼 𝑐 ) ) ) )
17 7 16 mpbird ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑎 ∈ 𝑃 ∃ 𝑏 ∈ 𝑃 ∃ 𝑐 ∈ 𝑃 ¬ ( 𝑐 ∈ ( 𝑎 𝐿 𝑏 ) ∨ 𝑎 = 𝑏 ) )