MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  chordthmlem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem chordthmlem3 24461
Description: If M is the midpoint of AB, AQ = BQ, and P is on the line AB, then PQ 2 = QM 2 + PM 2 . This follows from chordthmlem2 24460 and the Pythagorean theorem (pythag 24447) in the case where P and Q are unequal to M. If either P or Q equals M, the result is trivial. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
chordthmlem3.A (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
chordthmlem3.B (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
chordthmlem3.Q (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
chordthmlem3.X (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
chordthmlem3.M (𝜑𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
chordthmlem3.P (𝜑𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
chordthmlem3.ABequidistQ (𝜑 → (abs‘(𝐴𝑄)) = (abs‘(𝐵𝑄)))
Assertion
Ref Expression
chordthmlem3 (𝜑 → ((abs‘(𝑃𝑄))↑2) = (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)))

Proof of Theorem chordthmlem3
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 chordthmlem3.Q . . . . . . . . 9 (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
2 chordthmlem3.M . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
3 chordthmlem3.A . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
4 chordthmlem3.B . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
53, 4addcld 10003 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
65halfcld 11221 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ)
72, 6eqeltrd 2698 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
81, 7subcld 10336 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄𝑀) ∈ ℂ)
98abscld 14109 . . . . . . 7 (𝜑 → (abs‘(𝑄𝑀)) ∈ ℝ)
109recnd 10012 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝑄𝑀)) ∈ ℂ)
1110sqcld 12946 . . . . 5 (𝜑 → ((abs‘(𝑄𝑀))↑2) ∈ ℂ)
1211adantr 481 . . . 4 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → ((abs‘(𝑄𝑀))↑2) ∈ ℂ)
1312addid1d 10180 . . 3 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + 0) = ((abs‘(𝑄𝑀))↑2))
14 chordthmlem3.P . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
15 chordthmlem3.X . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
1615recnd 10012 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
1716, 3mulcld 10004 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑋 · 𝐴) ∈ ℂ)
18 1cnd 10000 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
1918, 16subcld 10336 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈ ℂ)
2019, 4mulcld 10004 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝐵) ∈ ℂ)
2117, 20addcld 10003 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ∈ ℂ)
2214, 21eqeltrd 2698 . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∈ ℂ)
2322adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → 𝑃 ∈ ℂ)
24 simpr 477 . . . . . . 7 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → 𝑃 = 𝑀)
2523, 24subeq0bd 10400 . . . . . 6 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → (𝑃𝑀) = 0)
2625abs00bd 13965 . . . . 5 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → (abs‘(𝑃𝑀)) = 0)
2726sq0id 12897 . . . 4 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → ((abs‘(𝑃𝑀))↑2) = 0)
2827oveq2d 6620 . . 3 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)) = (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + 0))
291adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → 𝑄 ∈ ℂ)
3029, 23abssubd 14126 . . . . 5 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → (abs‘(𝑄𝑃)) = (abs‘(𝑃𝑄)))
3124oveq2d 6620 . . . . . 6 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → (𝑄𝑃) = (𝑄𝑀))
3231fveq2d 6152 . . . . 5 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → (abs‘(𝑄𝑃)) = (abs‘(𝑄𝑀)))
3330, 32eqtr3d 2657 . . . 4 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → (abs‘(𝑃𝑄)) = (abs‘(𝑄𝑀)))
3433oveq1d 6619 . . 3 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → ((abs‘(𝑃𝑄))↑2) = ((abs‘(𝑄𝑀))↑2))
3513, 28, 343eqtr4rd 2666 . 2 ((𝜑𝑃 = 𝑀) → ((abs‘(𝑃𝑄))↑2) = (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)))
3622, 7subcld 10336 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑃𝑀) ∈ ℂ)
3736abscld 14109 . . . . . . 7 (𝜑 → (abs‘(𝑃𝑀)) ∈ ℝ)
3837recnd 10012 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝑃𝑀)) ∈ ℂ)
3938sqcld 12946 . . . . 5 (𝜑 → ((abs‘(𝑃𝑀))↑2) ∈ ℂ)
4039adantr 481 . . . 4 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → ((abs‘(𝑃𝑀))↑2) ∈ ℂ)
4140addid2d 10181 . . 3 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → (0 + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)) = ((abs‘(𝑃𝑀))↑2))
421adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → 𝑄 ∈ ℂ)
43 simpr 477 . . . . . . 7 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → 𝑄 = 𝑀)
4442, 43subeq0bd 10400 . . . . . 6 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → (𝑄𝑀) = 0)
4544abs00bd 13965 . . . . 5 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → (abs‘(𝑄𝑀)) = 0)
4645sq0id 12897 . . . 4 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → ((abs‘(𝑄𝑀))↑2) = 0)
4746oveq1d 6619 . . 3 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)) = (0 + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)))
4843oveq2d 6620 . . . . 5 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → (𝑃𝑄) = (𝑃𝑀))
4948fveq2d 6152 . . . 4 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → (abs‘(𝑃𝑄)) = (abs‘(𝑃𝑀)))
5049oveq1d 6619 . . 3 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → ((abs‘(𝑃𝑄))↑2) = ((abs‘(𝑃𝑀))↑2))
5141, 47, 503eqtr4rd 2666 . 2 ((𝜑𝑄 = 𝑀) → ((abs‘(𝑃𝑄))↑2) = (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)))
5222adantr 481 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝑃 ∈ ℂ)
531adantr 481 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝑄 ∈ ℂ)
547adantr 481 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝑀 ∈ ℂ)
55 simprl 793 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝑃𝑀)
56 simprr 795 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝑄𝑀)
57 eqid 2621 . . . 4 (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥)))) = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
583adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝐴 ∈ ℂ)
594adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝐵 ∈ ℂ)
6015adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝑋 ∈ ℝ)
612adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
6214adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
63 chordthmlem3.ABequidistQ . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝑄)) = (abs‘(𝐵𝑄)))
6463adantr 481 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → (abs‘(𝐴𝑄)) = (abs‘(𝐵𝑄)))
6557, 58, 59, 53, 60, 61, 62, 64, 55, 56chordthmlem2 24460 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → ((𝑄𝑀)(𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))(𝑃𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)})
66 eqid 2621 . . . 4 (abs‘(𝑄𝑀)) = (abs‘(𝑄𝑀))
67 eqid 2621 . . . 4 (abs‘(𝑃𝑀)) = (abs‘(𝑃𝑀))
68 eqid 2621 . . . 4 (abs‘(𝑃𝑄)) = (abs‘(𝑃𝑄))
69 eqid 2621 . . . 4 ((𝑄𝑀)(𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))(𝑃𝑀)) = ((𝑄𝑀)(𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))(𝑃𝑀))
7057, 66, 67, 68, 69pythag 24447 . . 3 (((𝑃 ∈ ℂ ∧ 𝑄 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ) ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀) ∧ ((𝑄𝑀)(𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))(𝑃𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)}) → ((abs‘(𝑃𝑄))↑2) = (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)))
7152, 53, 54, 55, 56, 65, 70syl321anc 1345 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑃𝑀𝑄𝑀)) → ((abs‘(𝑃𝑄))↑2) = (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)))
7235, 51, 71pm2.61da2ne 2878 1 (𝜑 → ((abs‘(𝑃𝑄))↑2) = (((abs‘(𝑄𝑀))↑2) + ((abs‘(𝑃𝑀))↑2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  cdif 3552  {csn 4148  {cpr 4150  cfv 5847  (class class class)co 6604  cmpt2 6606  cc 9878  cr 9879  0cc0 9880  1c1 9881   + caddc 9883   · cmul 9885  cmin 10210  -cneg 10211   / cdiv 10628  2c2 11014  cexp 12800  cim 13772  abscabs 13908  πcpi 14722  logclog 24205
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4731  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-inf2 8482  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-pre-sup 9958  ax-addf 9959  ax-mulf 9960
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-int 4441  df-iun 4487  df-iin 4488  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-se 5034  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-isom 5856  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-of 6850  df-om 7013  df-1st 7113  df-2nd 7114  df-supp 7241  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-1o 7505  df-2o 7506  df-oadd 7509  df-er 7687  df-map 7804  df-pm 7805  df-ixp 7853  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-fin 7903  df-fsupp 8220  df-fi 8261  df-sup 8292  df-inf 8293  df-oi 8359  df-card 8709  df-cda 8934  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-2 11023  df-3 11024  df-4 11025  df-5 11026  df-6 11027  df-7 11028  df-8 11029  df-9 11030  df-n0 11237  df-z 11322  df-dec 11438  df-uz 11632  df-q 11733  df-rp 11777  df-xneg 11890  df-xadd 11891  df-xmul 11892  df-ioo 12121  df-ioc 12122  df-ico 12123  df-icc 12124  df-fz 12269  df-fzo 12407  df-fl 12533  df-mod 12609  df-seq 12742  df-exp 12801  df-fac 13001  df-bc 13030  df-hash 13058  df-shft 13741  df-cj 13773  df-re 13774  df-im 13775  df-sqrt 13909  df-abs 13910  df-limsup 14136  df-clim 14153  df-rlim 14154  df-sum 14351  df-ef 14723  df-sin 14725  df-cos 14726  df-pi 14728  df-struct 15783  df-ndx 15784  df-slot 15785  df-base 15786  df-sets 15787  df-ress 15788  df-plusg 15875  df-mulr 15876  df-starv 15877  df-sca 15878  df-vsca 15879  df-ip 15880  df-tset 15881  df-ple 15882  df-ds 15885  df-unif 15886  df-hom 15887  df-cco 15888  df-rest 16004  df-topn 16005  df-0g 16023  df-gsum 16024  df-topgen 16025  df-pt 16026  df-prds 16029  df-xrs 16083  df-qtop 16088  df-imas 16089  df-xps 16091  df-mre 16167  df-mrc 16168  df-acs 16170  df-mgm 17163  df-sgrp 17205  df-mnd 17216  df-submnd 17257  df-mulg 17462  df-cntz 17671  df-cmn 18116  df-psmet 19657  df-xmet 19658  df-met 19659  df-bl 19660  df-mopn 19661  df-fbas 19662  df-fg 19663  df-cnfld 19666  df-top 20621  df-bases 20622  df-topon 20623  df-topsp 20624  df-cld 20733  df-ntr 20734  df-cls 20735  df-nei 20812  df-lp 20850  df-perf 20851  df-cn 20941  df-cnp 20942  df-haus 21029  df-tx 21275  df-hmeo 21468  df-fil 21560  df-fm 21652  df-flim 21653  df-flf 21654  df-xms 22035  df-ms 22036  df-tms 22037  df-cncf 22589  df-limc 23536  df-dv 23537  df-log 24207
This theorem is referenced by:  chordthmlem5  24463
  Copyright terms: Public domain W3C validator