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

Theorem chordthmlem 25407
Description: If M is the midpoint of AB and AQ = BQ, then QMB is a right angle. The proof uses ssscongptld 25397 to observe that, since AMQ and BMQ have equal sides, the angles QMB and QMA must be equal. Since they are supplementary, both must be right. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
chordthmlem.angdef 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
chordthmlem.A (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
chordthmlem.B (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
chordthmlem.Q (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
chordthmlem.M (𝜑𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
chordthmlem.ABequidistQ (𝜑 → (abs‘(𝐴𝑄)) = (abs‘(𝐵𝑄)))
chordthmlem.AneB (𝜑𝐴𝐵)
chordthmlem.QneM (𝜑𝑄𝑀)
Assertion
Ref Expression
chordthmlem (𝜑 → ((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)})
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝑀,𝑦   𝑥,𝑄,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem chordthmlem
StepHypRef Expression
1 negpitopissre 25121 . . . . . 6 (-π(,]π) ⊆ ℝ
2 chordthmlem.angdef . . . . . . 7 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
3 chordthmlem.Q . . . . . . . 8 (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
4 chordthmlem.M . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
5 chordthmlem.A . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
6 chordthmlem.B . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
75, 6addcld 10645 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
87halfcld 11868 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ)
94, 8eqeltrd 2916 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
103, 9subcld 10982 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑄𝑀) ∈ ℂ)
11 chordthmlem.QneM . . . . . . . 8 (𝜑𝑄𝑀)
123, 9, 11subne0d 10991 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑄𝑀) ≠ 0)
136, 9subcld 10982 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵𝑀) ∈ ℂ)
144oveq1d 7153 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀 · 2) = (((𝐴 + 𝐵) / 2) · 2))
159times2d 11867 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀 · 2) = (𝑀 + 𝑀))
16 2cnd 11701 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
17 2ne0 11727 . . . . . . . . . . . . . . . 16 2 ≠ 0
1817a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 2 ≠ 0)
197, 16, 18divcan1d 11402 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (((𝐴 + 𝐵) / 2) · 2) = (𝐴 + 𝐵))
2014, 15, 193eqtr3d 2867 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑀 + 𝑀) = (𝐴 + 𝐵))
21 chordthmlem.AneB . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐴𝐵)
225, 6, 6, 21addneintr2d 10833 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ≠ (𝐵 + 𝐵))
2320, 22eqnetrd 3080 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑀 + 𝑀) ≠ (𝐵 + 𝐵))
2423neneqd 3018 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ¬ (𝑀 + 𝑀) = (𝐵 + 𝐵))
25 oveq12 7147 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 = 𝐵𝑀 = 𝐵) → (𝑀 + 𝑀) = (𝐵 + 𝐵))
2625anidms 570 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 = 𝐵 → (𝑀 + 𝑀) = (𝐵 + 𝐵))
2724, 26nsyl 142 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ¬ 𝑀 = 𝐵)
2827neqned 3020 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀𝐵)
2928necomd 3068 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵𝑀)
306, 9, 29subne0d 10991 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵𝑀) ≠ 0)
312, 10, 12, 13, 30angcld 25380 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀)) ∈ (-π(,]π))
321, 31sseldi 3949 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀)) ∈ ℝ)
3332recnd 10654 . . . 4 (𝜑 → ((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀)) ∈ ℂ)
3433coscld 15473 . . 3 (𝜑 → (cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀))) ∈ ℂ)
356, 9negsubdi2d 10998 . . . . . . 7 (𝜑 → -(𝐵𝑀) = (𝑀𝐵))
369, 9, 5, 6addsubeq4d 11033 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑀 + 𝑀) = (𝐴 + 𝐵) ↔ (𝐴𝑀) = (𝑀𝐵)))
3720, 36mpbid 235 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴𝑀) = (𝑀𝐵))
3835, 37eqtr4d 2862 . . . . . 6 (𝜑 → -(𝐵𝑀) = (𝐴𝑀))
3938oveq2d 7154 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑄𝑀)𝐹-(𝐵𝑀)) = ((𝑄𝑀)𝐹(𝐴𝑀)))
4039fveq2d 6655 . . . 4 (𝜑 → (cos‘((𝑄𝑀)𝐹-(𝐵𝑀))) = (cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐴𝑀))))
412, 10, 12, 13, 30cosangneg2d 25382 . . . 4 (𝜑 → (cos‘((𝑄𝑀)𝐹-(𝐵𝑀))) = -(cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀))))
425, 5, 6, 21addneintrd 10832 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 + 𝐴) ≠ (𝐴 + 𝐵))
4342, 20neeqtrrd 3087 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴 + 𝐴) ≠ (𝑀 + 𝑀))
4443necomd 3068 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀 + 𝑀) ≠ (𝐴 + 𝐴))
4544neneqd 3018 . . . . . . 7 (𝜑 → ¬ (𝑀 + 𝑀) = (𝐴 + 𝐴))
46 oveq12 7147 . . . . . . . 8 ((𝑀 = 𝐴𝑀 = 𝐴) → (𝑀 + 𝑀) = (𝐴 + 𝐴))
4746anidms 570 . . . . . . 7 (𝑀 = 𝐴 → (𝑀 + 𝑀) = (𝐴 + 𝐴))
4845, 47nsyl 142 . . . . . 6 (𝜑 → ¬ 𝑀 = 𝐴)
4948neqned 3020 . . . . 5 (𝜑𝑀𝐴)
50 eqidd 2825 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝑄𝑀)) = (abs‘(𝑄𝑀)))
515, 9subcld 10982 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴𝑀) ∈ ℂ)
5251absnegd 14798 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘-(𝐴𝑀)) = (abs‘(𝐴𝑀)))
535, 9negsubdi2d 10998 . . . . . . 7 (𝜑 → -(𝐴𝑀) = (𝑀𝐴))
5453fveq2d 6655 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘-(𝐴𝑀)) = (abs‘(𝑀𝐴)))
5537fveq2d 6655 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝑀)) = (abs‘(𝑀𝐵)))
5652, 54, 553eqtr3d 2867 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝑀𝐴)) = (abs‘(𝑀𝐵)))
57 chordthmlem.ABequidistQ . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝑄)) = (abs‘(𝐵𝑄)))
582, 3, 9, 5, 3, 9, 6, 11, 49, 11, 28, 50, 56, 57ssscongptld 25397 . . . 4 (𝜑 → (cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐴𝑀))) = (cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀))))
5940, 41, 583eqtr3rd 2868 . . 3 (𝜑 → (cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀))) = -(cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀))))
6034, 59eqnegad 11347 . 2 (𝜑 → (cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀))) = 0)
61 coseq0negpitopi 25085 . . 3 (((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀)) ∈ (-π(,]π) → ((cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀))) = 0 ↔ ((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)}))
6231, 61syl 17 . 2 (𝜑 → ((cos‘((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀))) = 0 ↔ ((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)}))
6360, 62mpbid 235 1 (𝜑 → ((𝑄𝑀)𝐹(𝐵𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)})
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209   = wceq 1538  wcel 2115  wne 3013  cdif 3915  {csn 4548  {cpr 4550  cfv 6336  (class class class)co 7138  cmpo 7140  cc 10520  cr 10521  0cc0 10522   + caddc 10525   · cmul 10527  cmin 10855  -cneg 10856   / cdiv 11282  2c2 11678  (,]cioc 12725  cim 14446  abscabs 14582  cosccos 15407  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:  chordthmlem2  25408
  Copyright terms: Public domain W3C validator