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 47388
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 = {1, 2}
2sphere.e 𝐸 = (ℝ^β€˜πΌ)
2sphere.p 𝑃 = (ℝ ↑m 𝐼)
2sphere.s 𝑆 = (Sphereβ€˜πΈ)
2sphere.c 𝐢 = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) = (𝑅↑2)}
Assertion
Ref Expression
2sphere ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) β†’ (𝑀𝑆𝑅) = 𝐢)
Distinct variable groups:   𝐸,𝑝   𝐼,𝑝   𝑀,𝑝   𝑃,𝑝   𝑅,𝑝
Allowed substitution hints:   𝐢(𝑝)   𝑆(𝑝)

Proof of Theorem 2sphere
StepHypRef Expression
1 2sphere.i . . . 4 𝐼 = {1, 2}
2 prfi 9318 . . . 4 {1, 2} ∈ Fin
31, 2eqeltri 2829 . . 3 𝐼 ∈ Fin
4 simpl 483 . . 3 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) β†’ 𝑀 ∈ 𝑃)
5 elrege0 13427 . . . . 5 (𝑅 ∈ (0[,)+∞) ↔ (𝑅 ∈ ℝ ∧ 0 ≀ 𝑅))
65simplbi 498 . . . 4 (𝑅 ∈ (0[,)+∞) β†’ 𝑅 ∈ ℝ)
76adantl 482 . . 3 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) β†’ 𝑅 ∈ ℝ)
8 2sphere.e . . . 4 𝐸 = (ℝ^β€˜πΌ)
9 2sphere.p . . . 4 𝑃 = (ℝ ↑m 𝐼)
10 eqid 2732 . . . 4 (distβ€˜πΈ) = (distβ€˜πΈ)
11 2sphere.s . . . 4 𝑆 = (Sphereβ€˜πΈ)
128, 9, 10, 11rrxsphere 47387 . . 3 ((𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ ℝ) β†’ (𝑀𝑆𝑅) = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀) = 𝑅})
133, 4, 7, 12mp3an2i 1466 . 2 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) β†’ (𝑀𝑆𝑅) = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀) = 𝑅})
14 2sphere.c . . 3 𝐢 = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) = (𝑅↑2)}
155biimpi 215 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ (0[,)+∞) β†’ (𝑅 ∈ ℝ ∧ 0 ≀ 𝑅))
1615ad2antlr 725 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (𝑅 ∈ ℝ ∧ 0 ≀ 𝑅))
17 sqrtsq 15212 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ ℝ ∧ 0 ≀ 𝑅) β†’ (βˆšβ€˜(𝑅↑2)) = 𝑅)
1816, 17syl 17 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (βˆšβ€˜(𝑅↑2)) = 𝑅)
1918eqeq2d 2743 . . . . 5 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ ((βˆšβ€˜((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))) = (βˆšβ€˜(𝑅↑2)) ↔ (βˆšβ€˜((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))) = 𝑅))
201, 9rrx2pxel 47350 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ 𝑃 β†’ (π‘β€˜1) ∈ ℝ)
2120adantl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (π‘β€˜1) ∈ ℝ)
221, 9rrx2pxel 47350 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ 𝑃 β†’ (π‘€β€˜1) ∈ ℝ)
2322adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (π‘€β€˜1) ∈ ℝ)
2421, 23resubcld 11638 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ ((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1)) ∈ ℝ)
2524resqcld 14086 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) ∈ ℝ)
261, 9rrx2pyel 47351 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ 𝑃 β†’ (π‘β€˜2) ∈ ℝ)
2726adantl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (π‘β€˜2) ∈ ℝ)
281, 9rrx2pyel 47351 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ 𝑃 β†’ (π‘€β€˜2) ∈ ℝ)
2928adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (π‘€β€˜2) ∈ ℝ)
3027, 29resubcld 11638 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ ((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2)) ∈ ℝ)
3130resqcld 14086 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2) ∈ ℝ)
3225, 31readdcld 11239 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) ∈ ℝ)
3324sqge0d 14098 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ 0 ≀ (((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2))
3430sqge0d 14098 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ 0 ≀ (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))
3525, 31, 33, 34addge0d 11786 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ 0 ≀ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)))
3632, 35jca 512 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))))
3736adantlr 713 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))))
38 resqcl 14085 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ ℝ β†’ (𝑅↑2) ∈ ℝ)
39 sqge0 14097 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ ℝ β†’ 0 ≀ (𝑅↑2))
4038, 39jca 512 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ ℝ β†’ ((𝑅↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ (𝑅↑2)))
416, 40syl 17 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ (0[,)+∞) β†’ ((𝑅↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ (𝑅↑2)))
4241ad2antlr 725 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ ((𝑅↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ (𝑅↑2)))
43 sqrt11 15205 . . . . . 6 (((((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))) ∧ ((𝑅↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≀ (𝑅↑2))) β†’ ((βˆšβ€˜((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))) = (βˆšβ€˜(𝑅↑2)) ↔ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) = (𝑅↑2)))
4437, 42, 43syl2anc 584 . . . . 5 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ ((βˆšβ€˜((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))) = (βˆšβ€˜(𝑅↑2)) ↔ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) = (𝑅↑2)))
454anim1ci 616 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (𝑝 ∈ 𝑃 ∧ 𝑀 ∈ 𝑃))
46 2nn0 12485 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ β„•0
47 eqid 2732 . . . . . . . . . . . . 13 (𝔼hilβ€˜2) = (𝔼hilβ€˜2)
4847ehlval 24922 . . . . . . . . . . . 12 (2 ∈ β„•0 β†’ (𝔼hilβ€˜2) = (ℝ^β€˜(1...2)))
4946, 48ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (𝔼hilβ€˜2) = (ℝ^β€˜(1...2))
50 fz12pr 13554 . . . . . . . . . . . . 13 (1...2) = {1, 2}
5150, 1eqtr4i 2763 . . . . . . . . . . . 12 (1...2) = 𝐼
5251fveq2i 6891 . . . . . . . . . . 11 (ℝ^β€˜(1...2)) = (ℝ^β€˜πΌ)
5349, 52eqtri 2760 . . . . . . . . . 10 (𝔼hilβ€˜2) = (ℝ^β€˜πΌ)
548, 53eqtr4i 2763 . . . . . . . . 9 𝐸 = (𝔼hilβ€˜2)
551oveq2i 7416 . . . . . . . . . 10 (ℝ ↑m 𝐼) = (ℝ ↑m {1, 2})
569, 55eqtri 2760 . . . . . . . . 9 𝑃 = (ℝ ↑m {1, 2})
5754, 56, 10ehl2eudisval 24931 . . . . . . . 8 ((𝑝 ∈ 𝑃 ∧ 𝑀 ∈ 𝑃) β†’ (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀) = (βˆšβ€˜((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))))
5845, 57syl 17 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀) = (βˆšβ€˜((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))))
5958eqcomd 2738 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (βˆšβ€˜((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))) = (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀))
6059eqeq1d 2734 . . . . 5 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ ((βˆšβ€˜((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2))) = 𝑅 ↔ (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀) = 𝑅))
6119, 44, 603bitr3d 308 . . . 4 (((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) ∧ 𝑝 ∈ 𝑃) β†’ (((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) = (𝑅↑2) ↔ (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀) = 𝑅))
6261rabbidva 3439 . . 3 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) β†’ {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((((π‘β€˜1) βˆ’ (π‘€β€˜1))↑2) + (((π‘β€˜2) βˆ’ (π‘€β€˜2))↑2)) = (𝑅↑2)} = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀) = 𝑅})
6314, 62eqtr2id 2785 . 2 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) β†’ {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ (𝑝(distβ€˜πΈ)𝑀) = 𝑅} = 𝐢)
6413, 63eqtrd 2772 1 ((𝑀 ∈ 𝑃 ∧ 𝑅 ∈ (0[,)+∞)) β†’ (𝑀𝑆𝑅) = 𝐢)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  {crab 3432  {cpr 4629   class class class wbr 5147  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405   ↑m cmap 8816  Fincfn 8935  β„cr 11105  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109  +∞cpnf 11241   ≀ cle 11245   βˆ’ cmin 11440  2c2 12263  β„•0cn0 12468  [,)cico 13322  ...cfz 13480  β†‘cexp 14023  βˆšcsqrt 15176  distcds 17202  β„^crrx 24891  π”Όhilcehl 24892  Spherecsph 47367
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185  ax-mulf 11186
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7666  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-tpos 8207  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-map 8818  df-ixp 8888  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-sup 9433  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-ico 13326  df-icc 13327  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-seq 13963  df-exp 14024  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-clim 15428  df-sum 15629  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-starv 17208  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-unif 17216  df-hom 17217  df-cco 17218  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-prds 17389  df-pws 17391  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-mhm 18667  df-grp 18818  df-minusg 18819  df-sbg 18820  df-subg 18997  df-ghm 19084  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-abl 19645  df-mgp 19982  df-ur 19999  df-ring 20051  df-cring 20052  df-oppr 20142  df-dvdsr 20163  df-unit 20164  df-invr 20194  df-dvr 20207  df-rnghom 20243  df-drng 20309  df-field 20310  df-subrg 20353  df-staf 20445  df-srng 20446  df-lmod 20465  df-lss 20535  df-sra 20777  df-rgmod 20778  df-xmet 20929  df-met 20930  df-cnfld 20937  df-refld 21149  df-dsmm 21278  df-frlm 21293  df-nm 24082  df-tng 24084  df-tcph 24677  df-rrx 24893  df-ehl 24894  df-sph 47369
This theorem is referenced by:  2sphere0  47389
  Copyright terms: Public domain W3C validator