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

Theorem angpieqvd 25406
Description: The angle ABC is π iff B is a nontrivial convex combination of A and C, i.e., iff B is in the interior of the segment AC. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
angpieqvd.angdef 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
angpieqvd.A (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
angpieqvd.B (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
angpieqvd.C (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
angpieqvd.AneB (𝜑𝐴𝐵)
angpieqvd.BneC (𝜑𝐵𝐶)
Assertion
Ref Expression
angpieqvd (𝜑 → (((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π ↔ ∃𝑤 ∈ (0(,)1)𝐵 = ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐶,𝑦   𝑤,𝐹   𝜑,𝑤   𝑤,𝐴   𝑤,𝐵   𝑤,𝐶
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem angpieqvd
StepHypRef Expression
1 angpieqvd.angdef . . . . . . 7 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
2 angpieqvd.A . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
3 angpieqvd.B . . . . . . 7 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
4 angpieqvd.C . . . . . . 7 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
5 angpieqvd.AneB . . . . . . 7 (𝜑𝐴𝐵)
6 angpieqvd.BneC . . . . . . 7 (𝜑𝐵𝐶)
71, 2, 3, 4, 5, 6angpieqvdlem2 25404 . . . . . 6 (𝜑 → (-((𝐶𝐵) / (𝐴𝐵)) ∈ ℝ+ ↔ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π))
87biimpar 481 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → -((𝐶𝐵) / (𝐴𝐵)) ∈ ℝ+)
92adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → 𝐴 ∈ ℂ)
103adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → 𝐵 ∈ ℂ)
114adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → 𝐶 ∈ ℂ)
125adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → 𝐴𝐵)
131, 2, 3, 4, 5, 6angpined 25405 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π → 𝐴𝐶))
1413imp 410 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → 𝐴𝐶)
159, 10, 11, 12, 14angpieqvdlem 25403 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → (-((𝐶𝐵) / (𝐴𝐵)) ∈ ℝ+ ↔ ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) ∈ (0(,)1)))
168, 15mpbid 235 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) ∈ (0(,)1))
174, 3subcld 10982 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶𝐵) ∈ ℂ)
1817adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → (𝐶𝐵) ∈ ℂ)
194, 2subcld 10982 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶𝐴) ∈ ℂ)
2019adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → (𝐶𝐴) ∈ ℂ)
2114necomd 3068 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → 𝐶𝐴)
2211, 9, 21subne0d 10991 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → (𝐶𝐴) ≠ 0)
2318, 20, 22divcan1d 11402 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → (((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) · (𝐶𝐴)) = (𝐶𝐵))
2423eqcomd 2830 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → (𝐶𝐵) = (((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) · (𝐶𝐴)))
2518, 20, 22divcld 11401 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) ∈ ℂ)
269, 10, 11, 25affineequiv 25398 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → (𝐵 = ((((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) · 𝐴) + ((1 − ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴))) · 𝐶)) ↔ (𝐶𝐵) = (((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) · (𝐶𝐴))))
2724, 26mpbird 260 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → 𝐵 = ((((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) · 𝐴) + ((1 − ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴))) · 𝐶)))
28 oveq1 7145 . . . . . 6 (𝑤 = ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) → (𝑤 · 𝐴) = (((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) · 𝐴))
29 oveq2 7146 . . . . . . 7 (𝑤 = ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) → (1 − 𝑤) = (1 − ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴))))
3029oveq1d 7153 . . . . . 6 (𝑤 = ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) → ((1 − 𝑤) · 𝐶) = ((1 − ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴))) · 𝐶))
3128, 30oveq12d 7156 . . . . 5 (𝑤 = ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) → ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶)) = ((((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) · 𝐴) + ((1 − ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴))) · 𝐶)))
3231rspceeqv 3623 . . . 4 ((((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) ∈ (0(,)1) ∧ 𝐵 = ((((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) · 𝐴) + ((1 − ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴))) · 𝐶))) → ∃𝑤 ∈ (0(,)1)𝐵 = ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶)))
3316, 27, 32syl2anc 587 . . 3 ((𝜑 ∧ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π) → ∃𝑤 ∈ (0(,)1)𝐵 = ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶)))
3433ex 416 . 2 (𝜑 → (((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π → ∃𝑤 ∈ (0(,)1)𝐵 = ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶))))
352adantr 484 . . . . 5 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1)) → 𝐴 ∈ ℂ)
363adantr 484 . . . . 5 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1)) → 𝐵 ∈ ℂ)
374adantr 484 . . . . 5 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1)) → 𝐶 ∈ ℂ)
38 simpr 488 . . . . . 6 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1)) → 𝑤 ∈ (0(,)1))
39 elioore 12754 . . . . . 6 (𝑤 ∈ (0(,)1) → 𝑤 ∈ ℝ)
40 recn 10612 . . . . . 6 (𝑤 ∈ ℝ → 𝑤 ∈ ℂ)
4138, 39, 403syl 18 . . . . 5 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1)) → 𝑤 ∈ ℂ)
4235, 36, 37, 41affineequiv 25398 . . . 4 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1)) → (𝐵 = ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶)) ↔ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))))
43 simp3 1135 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴)))
44173ad2ant1 1130 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (𝐶𝐵) ∈ ℂ)
45413adant3 1129 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝑤 ∈ ℂ)
46193ad2ant1 1130 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (𝐶𝐴) ∈ ℂ)
476necomd 3068 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐶𝐵)
484, 3, 47subne0d 10991 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐶𝐵) ≠ 0)
49483ad2ant1 1130 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (𝐶𝐵) ≠ 0)
5043, 49eqnetrrd 3081 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (𝑤 · (𝐶𝐴)) ≠ 0)
5145, 46, 50mulne0bbd 11281 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (𝐶𝐴) ≠ 0)
5244, 45, 46, 51divmul3d 11435 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) = 𝑤 ↔ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))))
5343, 52mpbird 260 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) = 𝑤)
54 simp2 1134 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝑤 ∈ (0(,)1))
5553, 54eqeltrd 2916 . . . . . . 7 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) ∈ (0(,)1))
5623ad2ant1 1130 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝐴 ∈ ℂ)
5733ad2ant1 1130 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝐵 ∈ ℂ)
5843ad2ant1 1130 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝐶 ∈ ℂ)
5953ad2ant1 1130 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝐴𝐵)
6058, 56, 51subne0ad 10993 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝐶𝐴)
6160necomd 3068 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝐴𝐶)
6256, 57, 58, 59, 61angpieqvdlem 25403 . . . . . . 7 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (-((𝐶𝐵) / (𝐴𝐵)) ∈ ℝ+ ↔ ((𝐶𝐵) / (𝐶𝐴)) ∈ (0(,)1)))
6355, 62mpbird 260 . . . . . 6 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → -((𝐶𝐵) / (𝐴𝐵)) ∈ ℝ+)
6463ad2ant1 1130 . . . . . . 7 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → 𝐵𝐶)
651, 56, 57, 58, 59, 64angpieqvdlem2 25404 . . . . . 6 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → (-((𝐶𝐵) / (𝐴𝐵)) ∈ ℝ+ ↔ ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π))
6663, 65mpbid 235 . . . . 5 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1) ∧ (𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴))) → ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π)
67663expia 1118 . . . 4 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1)) → ((𝐶𝐵) = (𝑤 · (𝐶𝐴)) → ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π))
6842, 67sylbid 243 . . 3 ((𝜑𝑤 ∈ (0(,)1)) → (𝐵 = ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶)) → ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π))
6968rexlimdva 3276 . 2 (𝜑 → (∃𝑤 ∈ (0(,)1)𝐵 = ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶)) → ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π))
7034, 69impbid 215 1 (𝜑 → (((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = π ↔ ∃𝑤 ∈ (0(,)1)𝐵 = ((𝑤 · 𝐴) + ((1 − 𝑤) · 𝐶))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2115  wne 3013  wrex 3133  cdif 3915  {csn 4548  cfv 6336  (class class class)co 7138  cmpo 7140  cc 10520  cr 10521  0cc0 10522  1c1 10523   + caddc 10525   · cmul 10527  cmin 10855  -cneg 10856   / cdiv 11282  +crp 12375  (,)cioo 12724  cim 14446  πcpi 15409  logclog 25135
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 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5171  ax-sep 5184  ax-nul 5191  ax-pow 5247  ax-pr 5311  ax-un 7444  ax-inf2 9088  ax-cnex 10578  ax-resscn 10579  ax-1cn 10580  ax-icn 10581  ax-addcl 10582  ax-addrcl 10583  ax-mulcl 10584  ax-mulrcl 10585  ax-mulcom 10586  ax-addass 10587  ax-mulass 10588  ax-distr 10589  ax-i2m1 10590  ax-1ne0 10591  ax-1rid 10592  ax-rnegex 10593  ax-rrecex 10594  ax-cnre 10595  ax-pre-lttri 10596  ax-pre-lttrn 10597  ax-pre-ltadd 10598  ax-pre-mulgt0 10599  ax-pre-sup 10600  ax-addf 10601  ax-mulf 10602
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3014  df-nel 3118  df-ral 3137  df-rex 3138  df-reu 3139  df-rmo 3140  df-rab 3141  df-v 3481  df-sbc 3758  df-csb 3866  df-dif 3921  df-un 3923  df-in 3925  df-ss 3935  df-pss 3937  df-nul 4275  df-if 4449  df-pw 4522  df-sn 4549  df-pr 4551  df-tp 4553  df-op 4555  df-uni 4820  df-int 4858  df-iun 4902  df-iin 4903  df-br 5048  df-opab 5110  df-mpt 5128  df-tr 5154  df-id 5441  df-eprel 5446  df-po 5455  df-so 5456  df-fr 5495  df-se 5496  df-we 5497  df-xp 5542  df-rel 5543  df-cnv 5544  df-co 5545  df-dm 5546  df-rn 5547  df-res 5548  df-ima 5549  df-pred 6129  df-ord 6175  df-on 6176  df-lim 6177  df-suc 6178  df-iota 6295  df-fun 6338  df-fn 6339  df-f 6340  df-f1 6341  df-fo 6342  df-f1o 6343  df-fv 6344  df-isom 6345  df-riota 7096  df-ov 7141  df-oprab 7142  df-mpo 7143  df-of 7392  df-om 7564  df-1st 7672  df-2nd 7673  df-supp 7814  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-2o 8086  df-oadd 8089  df-er 8272  df-map 8391  df-pm 8392  df-ixp 8445  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-fsupp 8818  df-fi 8859  df-sup 8890  df-inf 8891  df-oi 8958  df-card 9352  df-pnf 10662  df-mnf 10663  df-xr 10664  df-ltxr 10665  df-le 10666  df-sub 10857  df-neg 10858  df-div 11283  df-nn 11624  df-2 11686  df-3 11687  df-4 11688  df-5 11689  df-6 11690  df-7 11691  df-8 11692  df-9 11693  df-n0 11884  df-z 11968  df-dec 12085  df-uz 12230  df-q 12335  df-rp 12376  df-xneg 12493  df-xadd 12494  df-xmul 12495  df-ioo 12728  df-ioc 12729  df-ico 12730  df-icc 12731  df-fz 12884  df-fzo 13027  df-fl 13155  df-mod 13231  df-seq 13363  df-exp 13424  df-fac 13628  df-bc 13657  df-hash 13685  df-shft 14415  df-cj 14447  df-re 14448  df-im 14449  df-sqrt 14583  df-abs 14584  df-limsup 14817  df-clim 14834  df-rlim 14835  df-sum 15032  df-ef 15410  df-sin 15412  df-cos 15413  df-pi 15415  df-struct 16474  df-ndx 16475  df-slot 16476  df-base 16478  df-sets 16479  df-ress 16480  df-plusg 16567  df-mulr 16568  df-starv 16569  df-sca 16570  df-vsca 16571  df-ip 16572  df-tset 16573  df-ple 16574  df-ds 16576  df-unif 16577  df-hom 16578  df-cco 16579  df-rest 16685  df-topn 16686  df-0g 16704  df-gsum 16705  df-topgen 16706  df-pt 16707  df-prds 16710  df-xrs 16764  df-qtop 16769  df-imas 16770  df-xps 16772  df-mre 16846  df-mrc 16847  df-acs 16849  df-mgm 17841  df-sgrp 17890  df-mnd 17901  df-submnd 17946  df-mulg 18214  df-cntz 18436  df-cmn 18897  df-psmet 20523  df-xmet 20524  df-met 20525  df-bl 20526  df-mopn 20527  df-fbas 20528  df-fg 20529  df-cnfld 20532  df-top 21488  df-topon 21505  df-topsp 21527  df-bases 21540  df-cld 21613  df-ntr 21614  df-cls 21615  df-nei 21692  df-lp 21730  df-perf 21731  df-cn 21821  df-cnp 21822  df-haus 21909  df-tx 22156  df-hmeo 22349  df-fil 22440  df-fm 22532  df-flim 22533  df-flf 22534  df-xms 22916  df-ms 22917  df-tms 22918  df-cncf 23472  df-limc 24458  df-dv 24459  df-log 25137
This theorem is referenced by:  chordthm  25412  chordthmALT  41475
  Copyright terms: Public domain W3C validator