Theorem bj-bary1lem1 36180

Description: Lemma for bj-bary1: computation of one of the two barycentric coordinates of a barycenter of two points in one dimension (complex line). (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-bary1lem1	⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) → 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))

Proof of Theorem bj-bary1lem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		bj-bary1.s	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℂ)
2		bj-bary1.t	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℂ)
3	1, 2	pncand 11568	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = 𝑆)
4		oveq1 7412	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 + 𝑇) = 1 → ((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = (1 − 𝑇))
5		pm5.31 829	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = 𝑆 ∧ ((𝑆 + 𝑇) = 1 → ((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = (1 − 𝑇))) → ((𝑆 + 𝑇) = 1 → (((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = (1 − 𝑇) ∧ ((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = 𝑆)))
6	3, 4, 5	sylancl 586	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 + 𝑇) = 1 → (((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = (1 − 𝑇) ∧ ((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = 𝑆)))
7		eqtr2 2756	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = (1 − 𝑇) ∧ ((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = 𝑆) → (1 − 𝑇) = 𝑆)
8	7	eqcomd 2738	. . . . 5 ⊢ ((((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = (1 − 𝑇) ∧ ((𝑆 + 𝑇) − 𝑇) = 𝑆) → 𝑆 = (1 − 𝑇))
9	6, 8	syl6 35	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 + 𝑇) = 1 → 𝑆 = (1 − 𝑇)))
10		oveq1 7412	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑆 = (1 − 𝑇) → (𝑆 · 𝐴) = ((1 − 𝑇) · 𝐴))
11	10	oveq1d 7420	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 = (1 − 𝑇) → ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) = (((1 − 𝑇) · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)))
12		eqtr 2755	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) = (((1 − 𝑇) · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵))) → 𝑋 = (((1 − 𝑇) · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)))
13	11, 12	sylan2 593	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ 𝑆 = (1 − 𝑇)) → 𝑋 = (((1 − 𝑇) · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)))
14		1cnd 11205	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
15		bj-bary1.a	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
16	14, 2, 15	subdird 11667	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑇) · 𝐴) = ((1 · 𝐴) − (𝑇 · 𝐴)))
17	15	mullidd 11228	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (1 · 𝐴) = 𝐴)
18	17	oveq1d 7420	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((1 · 𝐴) − (𝑇 · 𝐴)) = (𝐴 − (𝑇 · 𝐴)))
19	16, 18	eqtrd 2772	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑇) · 𝐴) = (𝐴 − (𝑇 · 𝐴)))
20	19	oveq1d 7420	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((1 − 𝑇) · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) = ((𝐴 − (𝑇 · 𝐴)) + (𝑇 · 𝐵)))
21	13, 20	sylan9eqr 2794	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ 𝑆 = (1 − 𝑇))) → 𝑋 = ((𝐴 − (𝑇 · 𝐴)) + (𝑇 · 𝐵)))
22	21	ex 413	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ 𝑆 = (1 − 𝑇)) → 𝑋 = ((𝐴 − (𝑇 · 𝐴)) + (𝑇 · 𝐵))))
23	9, 22	sylan2d 605	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) → 𝑋 = ((𝐴 − (𝑇 · 𝐴)) + (𝑇 · 𝐵))))
24	2, 15	mulcld 11230	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑇 · 𝐴) ∈ ℂ)
25		bj-bary1.b	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
26	2, 25	mulcld 11230	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑇 · 𝐵) ∈ ℂ)
27	15, 24, 26	subadd23d 11589	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 − (𝑇 · 𝐴)) + (𝑇 · 𝐵)) = (𝐴 + ((𝑇 · 𝐵) − (𝑇 · 𝐴))))
28	2, 25, 15	subdid 11666	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)) = ((𝑇 · 𝐵) − (𝑇 · 𝐴)))
29	28	eqcomd 2738	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑇 · 𝐵) − (𝑇 · 𝐴)) = (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)))
30	29	oveq2d 7421	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴 + ((𝑇 · 𝐵) − (𝑇 · 𝐴))) = (𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))))
31	27, 30	eqtrd 2772	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 − (𝑇 · 𝐴)) + (𝑇 · 𝐵)) = (𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))))
32	31	eqeq2d 2743	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑋 = ((𝐴 − (𝑇 · 𝐴)) + (𝑇 · 𝐵)) ↔ 𝑋 = (𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)))))
33	23, 32	sylibd 238	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) → 𝑋 = (𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)))))
34		oveq1 7412	. . 3 ⊢ (𝑋 = (𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))) → (𝑋 − 𝐴) = ((𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))) − 𝐴))
35	25, 15	subcld 11567	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ)
36	2, 35	mulcld 11230	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)) ∈ ℂ)
37	15, 36	pncan2d 11569	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))) − 𝐴) = (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)))
38	37	eqeq2d 2743	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 − 𝐴) = ((𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))) − 𝐴) ↔ (𝑋 − 𝐴) = (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))))
39	34, 38	imbitrid 243	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑋 = (𝐴 + (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))) → (𝑋 − 𝐴) = (𝑇 · (𝐵 − 𝐴))))
40		eqcom 2739	. . 3 ⊢ ((𝑋 − 𝐴) = (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)) ↔ (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)) = (𝑋 − 𝐴))
41	2, 35	mulcomd 11231	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)) = ((𝐵 − 𝐴) · 𝑇))
42	41	eqeq1d 2734	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑇 · (𝐵 − 𝐴)) = (𝑋 − 𝐴) ↔ ((𝐵 − 𝐴) · 𝑇) = (𝑋 − 𝐴)))
43		bj-bary1.x	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
44	43, 15	subcld 11567	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑋 − 𝐴) ∈ ℂ)
45		bj-bary1.neq	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≠ 𝐵)
46	45	necomd 2996	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐴)
47	25, 15, 46	subne0d 11576	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ≠ 0)
48	35, 2, 44, 47	rdiv 12045	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝐵 − 𝐴) · 𝑇) = (𝑋 − 𝐴) ↔ 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))
49	48	biimpd 228	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((𝐵 − 𝐴) · 𝑇) = (𝑋 − 𝐴) → 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))
50	42, 49	sylbid 239	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑇 · (𝐵 − 𝐴)) = (𝑋 − 𝐴) → 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))
51	40, 50	biimtrid 241	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 − 𝐴) = (𝑇 · (𝐵 − 𝐴)) → 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))
52	33, 39, 51	3syld 60	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 = ((𝑆 · 𝐴) + (𝑇 · 𝐵)) ∧ (𝑆 + 𝑇) = 1) → 𝑇 = ((𝑋 − 𝐴) / (𝐵 − 𝐴))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2940  (class class class)co 7405  ℂcc 11104  1c1 11107   + caddc 11109   · cmul 11111   − cmin 11440   / cdiv 11867

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-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  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

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-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-id 5573  df-po 5587  df-so 5588  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-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868

This theorem is referenced by:  bj-bary1  36181