Users' Mathboxes Mathbox for Scott Fenton < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  btwnconn3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem btwnconn3 34734
Description: Inner connectivity law for betweenness. Theorem 5.3 of [Schwabhauser] p. 41. (Contributed by Scott Fenton, 9-Oct-2013.)
Assertion
Ref Expression
btwnconn3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))

Proof of Theorem btwnconn3
Dummy variable 𝑝 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp1 1137 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝑁 ∈ ℕ)
2 simp3r 1203 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))
3 simp2l 1200 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
4 btwndiff 34658 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁)) → ∃𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝))
51, 2, 3, 4syl3anc 1372 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ∃𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝))
6 simprlr 779 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴𝑝)
76necomd 2996 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝑝𝐴)
8 simpl1 1192 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
9 simpl2l 1227 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
10 simpl2r 1228 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁))
11 simpr 486 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁))
12 simpl3r 1230 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))
13 simprrl 780 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩)
148, 10, 9, 12, 13btwncomand 34646 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐵 Btwn ⟨𝐷, 𝐴⟩)
15 simprll 778 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩)
168, 12, 10, 9, 11, 14, 15btwnexch3and 34652 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝐵, 𝑝⟩)
178, 9, 10, 11, 16btwncomand 34646 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩)
18 simpl3l 1229 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))
19 simprrr 781 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩)
208, 18, 9, 12, 19btwncomand 34646 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐶 Btwn ⟨𝐷, 𝐴⟩)
218, 12, 18, 9, 11, 20, 15btwnexch3and 34652 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝐶, 𝑝⟩)
228, 9, 18, 11, 21btwncomand 34646 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩)
237, 17, 223jca 1129 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → (𝑝𝐴𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩ ∧ 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩))
2423ex 414 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩)) → (𝑝𝐴𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩ ∧ 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩)))
25 btwnconn2 34733 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((𝑝𝐴𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩ ∧ 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
268, 11, 9, 10, 18, 25syl122anc 1380 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → ((𝑝𝐴𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩ ∧ 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
2724, 26syld 47 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩)) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
2827expd 417 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) → ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩))))
2928rexlimdva 3149 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (∃𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) → ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩))))
305, 29mpd 15 1 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 397  wo 846  w3a 1088  wcel 2107  wne 2940  wrex 3070  cop 4593   class class class wbr 5106  cfv 6497  cn 12158  𝔼cee 27879   Btwn cbtwn 27880
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5243  ax-sep 5257  ax-nul 5264  ax-pow 5321  ax-pr 5385  ax-un 7673  ax-inf2 9582  ax-cnex 11112  ax-resscn 11113  ax-1cn 11114  ax-icn 11115  ax-addcl 11116  ax-addrcl 11117  ax-mulcl 11118  ax-mulrcl 11119  ax-mulcom 11120  ax-addass 11121  ax-mulass 11122  ax-distr 11123  ax-i2m1 11124  ax-1ne0 11125  ax-1rid 11126  ax-rnegex 11127  ax-rrecex 11128  ax-cnre 11129  ax-pre-lttri 11130  ax-pre-lttrn 11131  ax-pre-ltadd 11132  ax-pre-mulgt0 11133  ax-pre-sup 11134
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3407  df-v 3446  df-sbc 3741  df-csb 3857  df-dif 3914  df-un 3916  df-in 3918  df-ss 3928  df-pss 3930  df-nul 4284  df-if 4488  df-pw 4563  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4867  df-int 4909  df-iun 4957  df-br 5107  df-opab 5169  df-mpt 5190  df-tr 5224  df-id 5532  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5589  df-se 5590  df-we 5591  df-xp 5640  df-rel 5641  df-cnv 5642  df-co 5643  df-dm 5644  df-rn 5645  df-res 5646  df-ima 5647  df-pred 6254  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6499  df-fn 6500  df-f 6501  df-f1 6502  df-fo 6503  df-f1o 6504  df-fv 6505  df-isom 6506  df-riota 7314  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7804  df-1st 7922  df-2nd 7923  df-frecs 8213  df-wrecs 8244  df-recs 8318  df-rdg 8357  df-1o 8413  df-er 8651  df-map 8770  df-en 8887  df-dom 8888  df-sdom 8889  df-fin 8890  df-sup 9383  df-oi 9451  df-card 9880  df-pnf 11196  df-mnf 11197  df-xr 11198  df-ltxr 11199  df-le 11200  df-sub 11392  df-neg 11393  df-div 11818  df-nn 12159  df-2 12221  df-3 12222  df-n0 12419  df-z 12505  df-uz 12769  df-rp 12921  df-ico 13276  df-icc 13277  df-fz 13431  df-fzo 13574  df-seq 13913  df-exp 13974  df-hash 14237  df-cj 14990  df-re 14991  df-im 14992  df-sqrt 15126  df-abs 15127  df-clim 15376  df-sum 15577  df-ee 27882  df-btwn 27883  df-cgr 27884  df-ofs 34614  df-colinear 34670  df-ifs 34671  df-cgr3 34672  df-fs 34673
This theorem is referenced by:  midofsegid  34735  outsideoftr  34760  lineelsb2  34779
  Copyright terms: Public domain W3C validator