Theorem bj-bary1 37486

Description: Barycentric coordinates in one dimension (complex line). In the statement, 𝑋 is the barycenter of the two points 𝐴, 𝐵 with respective normalized coefficients 𝑆, 𝑇. (Contributed by BJ, 6-Jun-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
bj-bary1.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
bj-bary1.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
bj-bary1.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
bj-bary1.neq	⊢ (𝜑 → 𝐴 ≠ 𝐵)
bj-bary1.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℂ)
bj-bary1.t	⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℂ)

Assertion

Ref	Expression
bj-bary1	⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) ↔ (𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)))))

Proof of Theorem bj-bary1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		bj-bary1.s	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℂ)
2		bj-bary1.a	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
3	1, 2	mulcld 11154	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑆 · 𝐴) ∈ ℂ)
4		bj-bary1.t	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℂ)
5		bj-bary1.b	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
6	4, 5	mulcld 11154	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑇 · 𝐵) ∈ ℂ)
7	3, 6	addcomd 11337	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) = ((𝑇 · 𝐵) + (𝑆 · 𝐴)))
8	7	eqeq2d 2746	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ↔ 𝑋 = ((𝑇 · 𝐵) + (𝑆 · 𝐴))))
9	8	biimpd 229	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) → 𝑋 = ((𝑇 · 𝐵) + (𝑆 · 𝐴))))
10	1, 4	addcomd 11337	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑆 + 𝑇) = (𝑇 + 𝑆))
11	10	eqeq1d 2737	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 + 𝑇) = 1 ↔ (𝑇 + 𝑆) = 1))
12	11	biimpd 229	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 + 𝑇) = 1 → (𝑇 + 𝑆) = 1))
13		bj-bary1.x	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
14		bj-bary1.neq	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≠ 𝐵)
15	14	necomd 2986	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐴)
16	5, 2, 13, 15, 4, 1	bj-bary1lem1 37485	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑇 · 𝐵) + (𝑆 · 𝐴)) ∧ (𝑇 + 𝑆) = 1) → 𝑆 = ((𝑋 − 𝐵) / (𝐴 − 𝐵))))
17	9, 12, 16	syl2and 609	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) → 𝑆 = ((𝑋 − 𝐵) / (𝐴 − 𝐵))))
18	13, 5, 2, 5, 14	div2subd 11969	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 − 𝐵) / (𝐴 − 𝐵)) = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)))
19	18	eqeq2d 2746	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 = ((𝑋 − 𝐵) / (𝐴 − 𝐵)) ↔ 𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴))))
20	17, 19	sylibd 239	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) → 𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴))))
21	2, 5, 13, 14, 1, 4	bj-bary1lem1 37485	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) → 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))
22	20, 21	jcad 512	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) → (𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)))))
23	2, 5, 13, 14	bj-bary1lem 37484	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 = ((((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐴) + (((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐵)))
24		oveq1 7365	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) → (𝑆 · 𝐴) = (((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐴))
25		oveq1 7365	. . . . . 6 ⊢ (𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)) → (𝑇 · 𝐵) = (((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐵))
26	24, 25	oveqan12d 7377	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))) → ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) = ((((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐴) + (((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐵)))
27	26	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))) → ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) = ((((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐴) + (((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐵))))
28		eqtr3 2757	. . . 4 ⊢ ((𝑋 = ((((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐴) + (((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐵)) ∧ ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) = ((((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐴) + (((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)) · 𝐵))) → 𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)))
29	23, 27, 28	syl6an 685	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))) → 𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵))))
30		oveq12 7367	. . . 4 ⊢ ((𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))) → (𝑆 + 𝑇) = (((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) + ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))
31	5, 13	subcld 11494	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑋) ∈ ℂ)
32	13, 2	subcld 11494	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑋 − 𝐴) ∈ ℂ)
33	5, 2	subcld 11494	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ)
34	5, 2, 15	subne0d 11503	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ≠ 0)
35	31, 32, 33, 34	divdird 11957	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((𝐵 − 𝑋) + (𝑋 − 𝐴)) / (𝐵 − 𝐴)) = (((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) + ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))
36	5, 13, 2	npncand 11518	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝑋) + (𝑋 − 𝐴)) = (𝐵 − 𝐴))
37	33, 34, 36	diveq1bd 11967	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((𝐵 − 𝑋) + (𝑋 − 𝐴)) / (𝐵 − 𝐴)) = 1)
38	35, 37	eqtr3d 2772	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) + ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))) = 1)
39	38	eqeq2d 2746	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 + 𝑇) = (((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) + ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))) ↔ (𝑆 + 𝑇) = 1))
40	30, 39	imbitrid 244	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))) → (𝑆 + 𝑇) = 1))
41	29, 40	jcad 512	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))) → (𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1)))
42	22, 41	impbid 212	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) ↔ (𝑆 = ((𝐵 − 𝑋) / (𝐵 − 𝐴)) ∧ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴)))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2931  (class class class)co 7358  ℂcc 11026  1c1 11029   + caddc 11031   · cmul 11033   − cmin 11366   / cdiv 11796

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 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2183  ax-ext 2707  ax-sep 5240  ax-nul 5250  ax-pow 5309  ax-pr 5376  ax-un 7680  ax-resscn 11085  ax-1cn 11086  ax-icn 11087  ax-addcl 11088  ax-addrcl 11089  ax-mulcl 11090  ax-mulrcl 11091  ax-mulcom 11092  ax-addass 11093  ax-mulass 11094  ax-distr 11095  ax-i2m1 11096  ax-1ne0 11097  ax-1rid 11098  ax-rnegex 11099  ax-rrecex 11100  ax-cnre 11101  ax-pre-lttri 11102  ax-pre-lttrn 11103  ax-pre-ltadd 11104  ax-pre-mulgt0 11105

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2538  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2810  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3349  df-reu 3350  df-rab 3399  df-v 3441  df-sbc 3740  df-csb 3849  df-dif 3903  df-un 3905  df-in 3907  df-ss 3917  df-nul 4285  df-if 4479  df-pw 4555  df-sn 4580  df-pr 4582  df-op 4586  df-uni 4863  df-br 5098  df-opab 5160  df-mpt 5179  df-id 5518  df-po 5531  df-so 5532  df-xp 5629  df-rel 5630  df-cnv 5631  df-co 5632  df-dm 5633  df-rn 5634  df-res 5635  df-ima 5636  df-iota 6447  df-fun 6493  df-fn 6494  df-f 6495  df-f1 6496  df-fo 6497  df-f1o 6498  df-fv 6499  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-er 8635  df-en 8886  df-dom 8887  df-sdom 8888  df-pnf 11170  df-mnf 11171  df-xr 11172  df-ltxr 11173  df-le 11174  df-sub 11368  df-neg 11369  df-div 11797

This theorem is referenced by: (None)