Mathbox for Saveliy Skresanov < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  cevathlem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cevathlem2 43475
 Description: Ceva's theorem second lemma. Relate (doubled) areas of triangles 𝐶𝐴𝑂 and 𝐴𝐵𝑂 with of segments 𝐵𝐷 and 𝐷𝐶. (Contributed by Saveliy Skresanov, 24-Sep-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
cevath.sigar 𝐺 = (𝑥 ∈ ℂ, 𝑦 ∈ ℂ ↦ (ℑ‘((∗‘𝑥) · 𝑦)))
cevath.a (𝜑 → (𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ))
cevath.b (𝜑 → (𝐹 ∈ ℂ ∧ 𝐷 ∈ ℂ ∧ 𝐸 ∈ ℂ))
cevath.c (𝜑𝑂 ∈ ℂ)
cevath.d (𝜑 → (((𝐴𝑂)𝐺(𝐷𝑂)) = 0 ∧ ((𝐵𝑂)𝐺(𝐸𝑂)) = 0 ∧ ((𝐶𝑂)𝐺(𝐹𝑂)) = 0))
cevath.e (𝜑 → (((𝐴𝐹)𝐺(𝐵𝐹)) = 0 ∧ ((𝐵𝐷)𝐺(𝐶𝐷)) = 0 ∧ ((𝐶𝐸)𝐺(𝐴𝐸)) = 0))
cevath.f (𝜑 → (((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) ≠ 0 ∧ ((𝐵𝑂)𝐺(𝐶𝑂)) ≠ 0 ∧ ((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) ≠ 0))
Assertion
Ref Expression
cevathlem2 (𝜑 → (((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐵𝐷)) = (((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · (𝐷𝐶)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐶,𝑦   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝑂,𝑦   𝑥,𝐸,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝐺(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem cevathlem2
StepHypRef Expression
1 cevath.sigar . . . . . . 7 𝐺 = (𝑥 ∈ ℂ, 𝑦 ∈ ℂ ↦ (ℑ‘((∗‘𝑥) · 𝑦)))
2 cevath.b . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹 ∈ ℂ ∧ 𝐷 ∈ ℂ ∧ 𝐸 ∈ ℂ))
32simp2d 1140 . . . . . . . 8 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
4 cevath.a . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ))
54simp1d 1139 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
64simp2d 1140 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
73, 5, 63jca 1125 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐷 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ))
8 cevath.c . . . . . . . 8 (𝜑𝑂 ∈ ℂ)
95, 8subcld 10990 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴𝑂) ∈ ℂ)
103, 8subcld 10990 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐷𝑂) ∈ ℂ)
119, 10jca 515 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐴𝑂) ∈ ℂ ∧ (𝐷𝑂) ∈ ℂ))
12 cevath.d . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐴𝑂)𝐺(𝐷𝑂)) = 0 ∧ ((𝐵𝑂)𝐺(𝐸𝑂)) = 0 ∧ ((𝐶𝑂)𝐺(𝐹𝑂)) = 0))
1312simp1d 1139 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐴𝑂)𝐺(𝐷𝑂)) = 0)
141, 11, 13sigariz 43470 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐷𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) = 0)
158, 14jca 515 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑂 ∈ ℂ ∧ ((𝐷𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) = 0))
161, 7, 15sigaradd 43473 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) − ((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵))) = ((𝐴𝐵)𝐺(𝑂𝐵)))
171sigarperm 43467 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑂 ∈ ℂ) → ((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) = ((𝐴𝐵)𝐺(𝑂𝐵)))
186, 5, 8, 17syl3anc 1368 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) = ((𝐴𝐵)𝐺(𝑂𝐵)))
1916, 18eqtr4d 2839 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) − ((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵))) = ((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)))
2019oveq1d 7154 . . . 4 (𝜑 → ((((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) − ((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵))) · (𝐶𝐷)) = (((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐶𝐷)))
215, 6subcld 10990 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴𝐵) ∈ ℂ)
223, 6subcld 10990 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐷𝐵) ∈ ℂ)
2321, 22jca 515 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴𝐵) ∈ ℂ ∧ (𝐷𝐵) ∈ ℂ))
241, 23sigarimcd 43469 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) ∈ ℂ)
258, 6subcld 10990 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑂𝐵) ∈ ℂ)
2625, 22jca 515 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑂𝐵) ∈ ℂ ∧ (𝐷𝐵) ∈ ℂ))
271, 26sigarimcd 43469 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) ∈ ℂ)
284simp3d 1141 . . . . . 6 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
2928, 3subcld 10990 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶𝐷) ∈ ℂ)
3024, 27, 29subdird 11090 . . . 4 (𝜑 → ((((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) − ((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵))) · (𝐶𝐷)) = ((((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) · (𝐶𝐷)) − (((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) · (𝐶𝐷))))
3120, 30eqtr3d 2838 . . 3 (𝜑 → (((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐶𝐷)) = ((((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) · (𝐶𝐷)) − (((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) · (𝐶𝐷))))
326, 28, 53jca 1125 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ))
33 cevath.e . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐴𝐹)𝐺(𝐵𝐹)) = 0 ∧ ((𝐵𝐷)𝐺(𝐶𝐷)) = 0 ∧ ((𝐶𝐸)𝐺(𝐴𝐸)) = 0))
3433simp2d 1140 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐵𝐷)𝐺(𝐶𝐷)) = 0)
353, 34jca 515 . . . . 5 (𝜑 → (𝐷 ∈ ℂ ∧ ((𝐵𝐷)𝐺(𝐶𝐷)) = 0))
361, 32, 35sharhght 43472 . . . 4 (𝜑 → (((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) · (𝐶𝐷)) = (((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) · (𝐵𝐷)))
376, 28, 83jca 1125 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ ∧ 𝑂 ∈ ℂ))
381, 37, 35sharhght 43472 . . . 4 (𝜑 → (((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) · (𝐶𝐷)) = (((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) · (𝐵𝐷)))
3936, 38oveq12d 7157 . . 3 (𝜑 → ((((𝐴𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) · (𝐶𝐷)) − (((𝑂𝐵)𝐺(𝐷𝐵)) · (𝐶𝐷))) = ((((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) · (𝐵𝐷)) − (((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) · (𝐵𝐷))))
405, 28subcld 10990 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴𝐶) ∈ ℂ)
413, 28subcld 10990 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐷𝐶) ∈ ℂ)
421sigarim 43458 . . . . . . 7 (((𝐴𝐶) ∈ ℂ ∧ (𝐷𝐶) ∈ ℂ) → ((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) ∈ ℝ)
4340, 41, 42syl2anc 587 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) ∈ ℝ)
4443recnd 10662 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) ∈ ℂ)
458, 28subcld 10990 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑂𝐶) ∈ ℂ)
4645, 41jca 515 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑂𝐶) ∈ ℂ ∧ (𝐷𝐶) ∈ ℂ))
471, 46sigarimcd 43469 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) ∈ ℂ)
486, 3subcld 10990 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵𝐷) ∈ ℂ)
4944, 47, 48subdird 11090 . . . 4 (𝜑 → ((((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) − ((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶))) · (𝐵𝐷)) = ((((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) · (𝐵𝐷)) − (((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) · (𝐵𝐷))))
503, 5, 283jca 1125 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐷 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ))
511, 50, 15sigaradd 43473 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) − ((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶))) = ((𝐴𝐶)𝐺(𝑂𝐶)))
521sigarperm 43467 . . . . . . 7 ((𝐶 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑂 ∈ ℂ) → ((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) = ((𝐴𝐶)𝐺(𝑂𝐶)))
5328, 5, 8, 52syl3anc 1368 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) = ((𝐴𝐶)𝐺(𝑂𝐶)))
5451, 53eqtr4d 2839 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) − ((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶))) = ((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)))
5554oveq1d 7154 . . . 4 (𝜑 → ((((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) − ((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶))) · (𝐵𝐷)) = (((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐵𝐷)))
5649, 55eqtr3d 2838 . . 3 (𝜑 → ((((𝐴𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) · (𝐵𝐷)) − (((𝑂𝐶)𝐺(𝐷𝐶)) · (𝐵𝐷))) = (((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐵𝐷)))
5731, 39, 563eqtrrd 2841 . 2 (𝜑 → (((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐵𝐷)) = (((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐶𝐷)))
586, 8subcld 10990 . . . 4 (𝜑 → (𝐵𝑂) ∈ ℂ)
591sigarac 43459 . . . 4 (((𝐵𝑂) ∈ ℂ ∧ (𝐴𝑂) ∈ ℂ) → ((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) = -((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)))
6058, 9, 59syl2anc 587 . . 3 (𝜑 → ((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) = -((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)))
6160oveq1d 7154 . 2 (𝜑 → (((𝐵𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐶𝐷)) = (-((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · (𝐶𝐷)))
629, 58jca 515 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴𝑂) ∈ ℂ ∧ (𝐵𝑂) ∈ ℂ))
631, 62sigarimcd 43469 . . . 4 (𝜑 → ((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) ∈ ℂ)
64 mulneg12 11071 . . . 4 ((((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) ∈ ℂ ∧ (𝐶𝐷) ∈ ℂ) → (-((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · (𝐶𝐷)) = (((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · -(𝐶𝐷)))
6563, 29, 64syl2anc 587 . . 3 (𝜑 → (-((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · (𝐶𝐷)) = (((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · -(𝐶𝐷)))
6628, 3negsubdi2d 11006 . . . 4 (𝜑 → -(𝐶𝐷) = (𝐷𝐶))
6766oveq2d 7155 . . 3 (𝜑 → (((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · -(𝐶𝐷)) = (((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · (𝐷𝐶)))
6865, 67eqtrd 2836 . 2 (𝜑 → (-((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · (𝐶𝐷)) = (((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · (𝐷𝐶)))
6957, 61, 683eqtrd 2840 1 (𝜑 → (((𝐶𝑂)𝐺(𝐴𝑂)) · (𝐵𝐷)) = (((𝐴𝑂)𝐺(𝐵𝑂)) · (𝐷𝐶)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2112   ≠ wne 2990  ‘cfv 6328  (class class class)co 7139   ∈ cmpo 7141  ℂcc 10528  ℝcr 10529  0cc0 10530   · cmul 10535   − cmin 10863  -cneg 10864  ∗ccj 14451  ℑcim 14453 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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2176  ax-ext 2773  ax-sep 5170  ax-nul 5177  ax-pow 5234  ax-pr 5298  ax-un 7445  ax-resscn 10587  ax-1cn 10588  ax-icn 10589  ax-addcl 10590  ax-addrcl 10591  ax-mulcl 10592  ax-mulrcl 10593  ax-mulcom 10594  ax-addass 10595  ax-mulass 10596  ax-distr 10597  ax-i2m1 10598  ax-1ne0 10599  ax-1rid 10600  ax-rnegex 10601  ax-rrecex 10602  ax-cnre 10603  ax-pre-lttri 10604  ax-pre-lttrn 10605  ax-pre-ltadd 10606  ax-pre-mulgt0 10607 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2601  df-eu 2632  df-clab 2780  df-cleq 2794  df-clel 2873  df-nfc 2941  df-ne 2991  df-nel 3095  df-ral 3114  df-rex 3115  df-reu 3116  df-rmo 3117  df-rab 3118  df-v 3446  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-nul 4247  df-if 4429  df-pw 4502  df-sn 4529  df-pr 4531  df-op 4535  df-uni 4804  df-br 5034  df-opab 5096  df-mpt 5114  df-id 5428  df-po 5442  df-so 5443  df-xp 5529  df-rel 5530  df-cnv 5531  df-co 5532  df-dm 5533  df-rn 5534  df-res 5535  df-ima 5536  df-iota 6287  df-fun 6330  df-fn 6331  df-f 6332  df-f1 6333  df-fo 6334  df-f1o 6335  df-fv 6336  df-riota 7097  df-ov 7142  df-oprab 7143  df-mpo 7144  df-er 8276  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-pnf 10670  df-mnf 10671  df-xr 10672  df-ltxr 10673  df-le 10674  df-sub 10865  df-neg 10866  df-div 11291  df-2 11692  df-cj 14454  df-re 14455  df-im 14456 This theorem is referenced by:  cevath  43476
 Copyright terms: Public domain W3C validator