MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  chordthmlem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem chordthmlem2 27218
Description: If M is the midpoint of AB, AQ = BQ, and P is on the line AB, then QMP is a right angle. This is proven by reduction to the special case chordthmlem 27217, where P = B, and using angrtmuld 27193 to observe that QMP is right iff QMB is. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
chordthmlem2.angdef 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
chordthmlem2.A (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
chordthmlem2.B (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
chordthmlem2.Q (𝜑 → 𝑄 ∈ ℂ)
chordthmlem2.X (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
chordthmlem2.M (𝜑 → 𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
chordthmlem2.P (𝜑 → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
chordthmlem2.ABequidistQ (𝜑 → (abs‘(𝐴 − 𝑄)) = (abs‘(𝐵 − 𝑄)))
chordthmlem2.PneM (𝜑 → 𝑃 ≠ 𝑀)
chordthmlem2.QneM (𝜑 → 𝑄 ≠ 𝑀)
Assertion
Ref Expression
chordthmlem2 (𝜑 → ((𝑄 − 𝑀)𝐹(𝑃 − 𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)})
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑄   𝑥,𝑃,𝑦   𝑥,𝑀,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐴,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥, 𝑦)   𝐹(𝑥, 𝑦)   𝑋(𝑥, 𝑦)

Proof of Theorem chordthmlem2
StepHypRef Expression
1 chordthmlem2.angdef . . 3 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
2 chordthmlem2.A . . 3 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
3 chordthmlem2.B . . 3 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
4 chordthmlem2.Q . . 3 (𝜑 → 𝑄 ∈ ℂ)
5 chordthmlem2.M . . 3 (𝜑 → 𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
6 chordthmlem2.ABequidistQ . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐴 − 𝑄)) = (abs‘(𝐵 − 𝑄)))
7 2re 12457 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
87a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
9 2ne0 12489 . . . . . . . . . 10 2 ≠ 0
109a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ≠ 0)
118, 10rereccld 12184 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℝ)
12 chordthmlem2.X . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
1311, 12resubcld 11783 . . . . . . 7 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈ ℝ)
1413recnd 11376 . . . . . 6 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈ ℂ)
153, 2subcld 11708 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ)
1611recnd 11376 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℂ)
1712recnd 11376 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
1816, 17, 15subdird 11812 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))))
19 2cnd 12461 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
203, 19, 10divcan4d 12139 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = 𝐵)
213times2d 12630 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐵 · 2) = (𝐵 + 𝐵))
2221oveq1d 7466 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = ((𝐵 + 𝐵) / 2))
2320, 22eqtr3d 2800 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐵 = ((𝐵 + 𝐵) / 2))
2423, 5oveq12d 7469 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))
253, 3addcld 11367 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵 + 𝐵) ∈ ℂ)
262, 3addcld 11367 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
2725, 26, 19, 10divsubdird 12172 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))
283, 2, 3pnpcan2d 11746 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) = (𝐵 − 𝐴))
2928oveq1d 7466 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = ((𝐵 − 𝐴) / 2))
3024, 27, 293eqtr2d 2804 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((𝐵 − 𝐴) / 2))
3115, 19, 10divrec2d 12137 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))
3230, 31eqtrd 2798 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))
33 chordthmlem2.P . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
3417, 2mulcld 11368 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋 · 𝐴) ∈ ℂ)
35 1cnd 11341 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
3635, 17subcld 11708 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈ ℂ)
3736, 3mulcld 11368 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝐵) ∈ ℂ)
3834, 37addcld 11367 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ∈ ℂ)
3933, 38eqeltrd 2864 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ)
402, 39, 3, 17affineequiv 27208 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ↔ (𝐵 − 𝑃) = (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))))
4133, 40mpbid 235 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 − 𝑃) = (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))
4232, 41oveq12d 7469 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))))
4326halfcld 12631 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ)
445, 43eqeltrd 2864 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
453, 44, 39nnncan1d 11742 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (𝑃 − 𝑀))
4618, 42, 453eqtr2rd 2805 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) = (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))
47 chordthmlem2.PneM . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑃 ≠ 𝑀)
4839, 44, 47subne0d 11718 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) ≠ 0)
4946, 48eqnetrrd 3027 . . . . . 6 (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) ≠ 0)
5014, 15, 49mulne0bbd 12012 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ≠ 0)
513, 2, 50subne0ad 11719 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐴)
5251necomd 3014 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ≠ 𝐵)
53 chordthmlem2.QneM . . 3 (𝜑 → 𝑄 ≠ 𝑀)
541, 2, 3, 4, 5, 6, 52, 53chordthmlem 27217 . 2 (𝜑 → ((𝑄 − 𝑀)𝐹(𝐵 − 𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)})
554, 44subcld 11708 . . 3 (𝜑 → (𝑄 − 𝑀) ∈ ℂ)
5639, 44subcld 11708 . . 3 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) ∈ ℂ)
573, 44subcld 11708 . . 3 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) ∈ ℂ)
584, 44, 53subne0d 11718 . . 3 (𝜑 → (𝑄 − 𝑀) ≠ 0)
5919, 10recne0d 12127 . . . . 5 (𝜑 → (1 / 2) ≠ 0)
6016, 15, 59, 50mulne0d 12008 . . . 4 (𝜑 → ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) ≠ 0)
6132, 60eqnetrd 3026 . . 3 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) ≠ 0)
6232, 46oveq12d 7469 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) / (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))))
6314, 15, 49mulne0bad 12011 . . . . . 6 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ≠ 0)
6416, 14, 15, 63, 50divcan5rd 12160 . . . . 5 (𝜑 → (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) / (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)))
6562, 64eqtrd 2798 . . . 4 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) = ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)))
6611, 13, 63redivcld 12185 . . . 4 (𝜑 → ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)) ∈ ℝ)
6765, 66eqeltrd 2864 . . 3 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) ∈ ℝ)
681, 55, 56, 57, 58, 48, 61, 67angrtmuld 27193 . 2 (𝜑 → (((𝑄 − 𝑀)𝐹(𝑃 − 𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)} ↔ ((𝑄 − 𝑀)𝐹(𝐵 − 𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)}))
6954, 68mpbird 260 1 (𝜑 → ((𝑄 − 𝑀)𝐹(𝑃 − 𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)})
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959   ∖ cdif 4048  {csn 4588  {cpr 4590  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451   ∈ cmpo 7453  ℂcc 11237  ℝcr 11238  0cc0 11239  1c1 11240   + caddc 11242   · cmul 11244   − cmin 11580   -cneg 11581   / cdiv 12013  2c2 12437  ℑcim 15308  abscabs 15444  πcpi 16276  logclog 26939
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317  ax-addf 11318
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-of 7725  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-supp 8215  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-er 8755  df-map 8887  df-pm 8888  df-ixp 8964  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-fsupp 9392  df-fi 9440  df-sup 9471  df-inf 9472  df-oi 9541  df-card 10057  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-9 12452  df-n0 12647  df-z 12734  df-dec 12855  df-uz 13006  df-q 13116  df-rp 13161  df-xneg 13281  df-xadd 13282  df-xmul 13283  df-ioo 13520  df-ioc 13521  df-ico 13522  df-icc 13523  df-fz 13680  df-fzo 13829  df-fl 13972  df-mod 14050  df-seq 14185  df-exp 14245  df-fac 14459  df-bc 14488  df-hash 14516  df-shft 15263  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-limsup 15682  df-clim 15699  df-rlim 15700  df-sum 15898  df-ef 16277  df-sin 16279  df-cos 16280  df-pi 16282  df-struct 17369  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-mulr 17487  df-starv 17488  df-sca 17489  df-vsca 17490  df-ip 17491  df-tset 17492  df-ple 17493  df-ds 17495  df-unif 17496  df-hom 17497  df-cco 17498  df-euf 17499  df-rest 17643  df-topn 17644  df-0g 17662  df-gsum 17663  df-topgen 17664  df-pt 17665  df-prds 17668  df-xrs 17724  df-qtop 17729  df-imas 17730  df-xps 17732  df-mre 17806  df-mrc 17807  df-acs 17809  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-submnd 19029  df-mulg 19328  df-cntz 19582  df-cmn 20047  df-psmet 21721  df-xmet 21722  df-met 21723  df-bl 21724  df-mopn 21725  df-fbas 21726  df-fg 21727  df-cnfld 21730  df-top 23267  df-topon 23284  df-topsp 23306  df-bases 23319  df-cld 23392  df-ntr 23393  df-cls 23394  df-nei 23471  df-lp 23509  df-perf 23510  df-cn 23600  df-cnp 23601  df-haus 23688  df-tx 23936  df-hmeo 24129  df-fil 24220  df-fm 24312  df-flim 24313  df-flf 24314  df-xms 24694  df-ms 24695  df-tms 24696  df-cncf 25254  df-limc 26241  df-dv 26242  df-log 26941
This theorem is used by:  chordthmlem3  27219
  Copyright terms: Public domain W3C validator