Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  2sphere Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 2sphere 50066
Description: The sphere with center 𝑀 and radius 𝑅 in a two dimensional Euclidean space is a circle. (Contributed by AV, 5-Feb-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
2sphere.i 𝐼 = (0..^2)
2sphere.e 𝐸 = (ℝ^‘𝐼)
2sphere.p 𝑃 = (ℝ ↑m 𝐼)
2sphere.s 𝑆 = (Sphere‘𝐸)
2sphere.c 𝐶 = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) = (𝑅↑2)}
Assertion
Ref Expression
2sphere ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) → (𝑀𝑆𝑅) = 𝐶)
Distinct variable groups:   𝐸,𝑝   𝐼,𝑝   𝑀,𝑝   𝑃,𝑝   𝑅,𝑝
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑝)   𝑆(𝑝)

Proof of Theorem 2sphere
StepHypRef Expression
1 2sphere.i . . . 4 𝐼 = (0..^2)
2 fzofi 14144 . . . 4 (0..^2) ∈ Fin
31, 2eqeltri 2860 . . 3 𝐼 ∈ Fin
4 simpl 488 . . 3 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) → 𝑀 ∈ 𝑃)
5 elrege0 13612 . . . . 5 (𝑅 ∈ (0[,)+∞) ↔ (𝑅 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑅))
65simplbi 502 . . . 4 (𝑅 ∈ (0[,)+∞) → 𝑅 ∈ ℝ)
76adantl 487 . . 3 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) → 𝑅 ∈ ℝ)
8 2sphere.e . . . 4 𝐸 = (ℝ^‘𝐼)
9 2sphere.p . . . 4 𝑃 = (ℝ ↑m 𝐼)
10 eqid 2763 . . . 4 (dist‘𝐸) = (dist‘𝐸)
11 2sphere.s . . . 4 𝑆 = (Sphere‘𝐸)
128, 9, 10, 11rrxsphere 50065 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (𝑀𝑆𝑅) = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ (𝑝(dist‘𝐸)𝑀) = 𝑅})
133, 4, 7, 12mp3an2i 1496 . 2 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) → (𝑀𝑆𝑅) = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ (𝑝(dist‘𝐸)𝑀) = 𝑅})
14 2sphere.c . . 3 𝐶 = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) = (𝑅↑2)}
155biimpi 219 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ (0[,)+∞) → (𝑅 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑅))
1615ad2antlr 740 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (𝑅 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑅))
17 sqrtsq 15465 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑅) → (√‘(𝑅↑2)) = 𝑅)
1816, 17syl 18 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (√‘(𝑅↑2)) = 𝑅)
1918eqeq2d 2774 . . . . 5 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → ((√‘((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))) = (√‘(𝑅↑2)) ↔ (√‘((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))) = 𝑅))
201, 9rrx2pxel 50028 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ 𝑃 → (𝑝‘0) ∈ ℝ)
2120adantl 487 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (𝑝‘0) ∈ ℝ)
221, 9rrx2pxel 50028 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ 𝑃 → (𝑀‘0) ∈ ℝ)
2322adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (𝑀‘0) ∈ ℝ)
2421, 23resubcld 11771 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → ((𝑝‘0) − (𝑀‘0)) ∈ ℝ)
2524resqcld 14295 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) ∈ ℝ)
261, 9rrx2pyel 50029 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ 𝑃 → (𝑝‘1) ∈ ℝ)
2726adantl 487 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (𝑝‘1) ∈ ℝ)
281, 9rrx2pyel 50029 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ 𝑃 → (𝑀‘1) ∈ ℝ)
2928adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (𝑀‘1) ∈ ℝ)
3027, 29resubcld 11771 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → ((𝑝‘1) − (𝑀‘1)) ∈ ℝ)
3130resqcld 14295 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2) ∈ ℝ)
3225, 31readdcld 11365 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) ∈ ℝ)
3324sqge0d 14307 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → 0 ≤ (((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2))
3430sqge0d 14307 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → 0 ≤ (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))
3525, 31, 33, 34addge0d 11919 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → 0 ≤ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)))
3632, 35jca 521 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))))
3736adantlr 728 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))))
38 resqcl 14294 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ ℝ → (𝑅↑2) ∈ ℝ)
39 sqge0 14306 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ ℝ → 0 ≤ (𝑅↑2))
4038, 39jca 521 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ ℝ → ((𝑅↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝑅↑2)))
416, 40syl 18 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ (0[,)+∞) → ((𝑅↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝑅↑2)))
4241ad2antlr 740 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → ((𝑅↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝑅↑2)))
43 sqrt11 15458 . . . . . 6 (((((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))) ∧ ((𝑅↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝑅↑2))) → ((√‘((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))) = (√‘(𝑅↑2)) ↔ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) = (𝑅↑2)))
4437, 42, 43syl2anc 596 . . . . 5 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → ((√‘((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))) = (√‘(𝑅↑2)) ↔ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) = (𝑅↑2)))
454anim1ci 628 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (𝑝 ∈ 𝑃 ∧ 𝑀 ∈ 𝑃))
461fveq2i 6911 . . . . . . . . . 10 (ℝ^‘𝐼) = (ℝ^‘(0..^2))
47 2nn0 12650 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℕ0
48 eqid 2763 . . . . . . . . . . . 12 (𝔼hil‘2) = (𝔼hil‘2)
4948ehlval 25765 . . . . . . . . . . 11 (2 ∈ ℕ0 → (𝔼hil‘2) = (ℝ^‘(0..^2)))
5047, 49ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (𝔼hil‘2) = (ℝ^‘(0..^2))
5146, 8, 503eqtr4i 2796 . . . . . . . . 9 𝐸 = (𝔼hil‘2)
521oveq2i 7454 . . . . . . . . . 10 (ℝ ↑m 𝐼) = (ℝ ↑m (0..^2))
539, 52eqtri 2786 . . . . . . . . 9 𝑃 = (ℝ ↑m (0..^2))
5451, 53, 10ehl2eudisval 25774 . . . . . . . 8 ((𝑝 ∈ 𝑃 ∧ 𝑀 ∈ 𝑃) → (𝑝(dist‘𝐸)𝑀) = (√‘((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))))
5545, 54syl 18 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (𝑝(dist‘𝐸)𝑀) = (√‘((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))))
5655eqcomd 2769 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (√‘((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))) = (𝑝(dist‘𝐸)𝑀))
5756eqeq1d 2765 . . . . 5 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → ((√‘((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2))) = 𝑅 ↔ (𝑝(dist‘𝐸)𝑀) = 𝑅))
5819, 44, 573bitr3d 312 . . . 4 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) → (((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) = (𝑅↑2) ↔ (𝑝(dist‘𝐸)𝑀) = 𝑅))
5958rabbidva 3422 . . 3 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) → {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((((𝑝‘0) − (𝑀‘0))↑2) + (((𝑝‘1) − (𝑀‘1))↑2)) = (𝑅↑2)} = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ (𝑝(dist‘𝐸)𝑀) = 𝑅})
6014, 59eqtr2id 2811 . 2 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) → {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ (𝑝(dist‘𝐸)𝑀) = 𝑅} = 𝐶)
6113, 60eqtrd 2798 1 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) → (𝑀𝑆𝑅) = 𝐶)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  {crab 3416   class class class wbr 5106  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443   ↑m cmap 8875  Fincfn 9001  ℝcr 11226  0cc0 11227  1c1 11228   + caddc 11230  +∞cpnf 11367   ≤ cle 11371   − cmin 11568  2c2 12424  ℕ0cn0 12633  [,)cico 13505  ..^cfzo 13815  ↑cexp 14231  √csqrt 15429  distcds 17466  ℝ^crrx 25734  𝔼hilcehl 25735  Spherecsph 50046
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-inf2 9669  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-pre-sup 11305  ax-addf 11306  ax-mulf 11307
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-isom 6567  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-of 7717  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-supp 8205  df-tpos 8271  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-2o 8505  df-er 8745  df-map 8877  df-ixp 8954  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-fsupp 9382  df-sup 9461  df-oi 9531  df-card 10047  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-div 12001  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-rp 13148  df-xneg 13268  df-xadd 13269  df-xmul 13270  df-ico 13509  df-icc 13510  df-fz 13667  df-fzo 13816  df-seq 14172  df-exp 14232  df-hash 14502  df-cj 15295  df-re 15296  df-im 15297  df-sqrt 15431  df-abs 15432  df-clim 15684  df-sum 15883  df-struct 17354  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-mulr 17471  df-starv 17472  df-sca 17473  df-vsca 17474  df-ip 17475  df-tset 17476  df-ple 17477  df-ds 17479  df-unif 17480  df-hom 17481  df-cco 17482  df-0g 17641  df-gsum 17642  df-prds 17647  df-pws 17649  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-mhm 19007  df-grp 19176  df-minusg 19177  df-sbg 19178  df-subg 19362  df-ghm 19457  df-cntz 19561  df-cmn 20026  df-abl 20027  df-mgp 20391  df-rng 20405  df-ur 20438  df-ring 20491  df-cring 20492  df-oppr 20597  df-dvdsr 20617  df-unit 20618  df-invr 20648  df-dvr 20661  df-rhm 20732  df-subrng 20828  df-subrg 20852  df-drng 21012  df-field 21013  df-staf 21126  df-srng 21127  df-lmod 21167  df-lss 21237  df-sra 21478  df-rgmod 21479  df-xmet 21701  df-met 21702  df-cnfld 21709  df-refld 21941  df-dsmm 22068  df-frlm 22083  df-nm 24931  df-tng 24933  df-tcph 25520  df-rrx 25736  df-ehl 25737  df-sph 50048
This theorem is used by:  2sphere0  50067
  Copyright terms: Public domain W3C validator