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

Theorem chordthmlem2 27170
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 27169, where P = B, and using angrtmuld 27145 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 12424 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
87a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
9 2ne0 12456 . . . . . . . . . 10 2 ≠ 0
109a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ≠ 0)
118, 10rereccld 12151 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℝ)
12 chordthmlem2.X . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
1311, 12resubcld 11751 . . . . . . 7 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈ ℝ)
1413recnd 11344 . . . . . 6 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈ ℂ)
153, 2subcld 11676 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ)
1611recnd 11344 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℂ)
1712recnd 11344 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
1816, 17, 15subdird 11780 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))))
19 2cnd 12428 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
203, 19, 10divcan4d 12106 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = 𝐵)
213times2d 12597 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐵 · 2) = (𝐵 + 𝐵))
2221oveq1d 7439 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = ((𝐵 + 𝐵) / 2))
2320, 22eqtr3d 2797 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐵 = ((𝐵 + 𝐵) / 2))
2423, 5oveq12d 7442 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))
253, 3addcld 11335 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵 + 𝐵) ∈ ℂ)
262, 3addcld 11335 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
2725, 26, 19, 10divsubdird 12139 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))
283, 2, 3pnpcan2d 11714 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) = (𝐵 − 𝐴))
2928oveq1d 7439 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = ((𝐵 − 𝐴) / 2))
3024, 27, 293eqtr2d 2801 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((𝐵 − 𝐴) / 2))
3115, 19, 10divrec2d 12104 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))
3230, 31eqtrd 2795 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))
33 chordthmlem2.P . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
3417, 2mulcld 11336 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋 · 𝐴) ∈ ℂ)
35 1cnd 11309 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
3635, 17subcld 11676 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈ ℂ)
3736, 3mulcld 11336 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝐵) ∈ ℂ)
3834, 37addcld 11335 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ∈ ℂ)
3933, 38eqeltrd 2860 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ)
402, 39, 3, 17affineequiv 27160 . . . . . . . . . 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 7442 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))))
4326halfcld 12598 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ)
445, 43eqeltrd 2860 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
453, 44, 39nnncan1d 11710 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (𝑃 − 𝑀))
4618, 42, 453eqtr2rd 2802 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) = (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))
47 chordthmlem2.PneM . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑃 ≠ 𝑀)
4839, 44, 47subne0d 11686 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) ≠ 0)
4946, 48eqnetrrd 3023 . . . . . 6 (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) ≠ 0)
5014, 15, 49mulne0bbd 11979 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ≠ 0)
513, 2, 50subne0ad 11687 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐴)
5251necomd 3010 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ≠ 𝐵)
53 chordthmlem2.QneM . . 3 (𝜑 → 𝑄 ≠ 𝑀)
541, 2, 3, 4, 5, 6, 52, 53chordthmlem 27169 . 2 (𝜑 → ((𝑄 − 𝑀)𝐹(𝐵 − 𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)})
554, 44subcld 11676 . . 3 (𝜑 → (𝑄 − 𝑀) ∈ ℂ)
5639, 44subcld 11676 . . 3 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) ∈ ℂ)
573, 44subcld 11676 . . 3 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) ∈ ℂ)
584, 44, 53subne0d 11686 . . 3 (𝜑 → (𝑄 − 𝑀) ≠ 0)
5919, 10recne0d 12094 . . . . 5 (𝜑 → (1 / 2) ≠ 0)
6016, 15, 59, 50mulne0d 11975 . . . 4 (𝜑 → ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) ≠ 0)
6132, 60eqnetrd 3022 . . 3 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) ≠ 0)
6232, 46oveq12d 7442 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) / (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))))
6314, 15, 49mulne0bad 11978 . . . . . 6 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ≠ 0)
6416, 14, 15, 63, 50divcan5rd 12127 . . . . 5 (𝜑 → (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) / (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)))
6562, 64eqtrd 2795 . . . 4 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) = ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)))
6611, 13, 63redivcld 12152 . . . 4 (𝜑 → ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)) ∈ ℝ)
6765, 66eqeltrd 2860 . . 3 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) ∈ ℝ)
681, 55, 56, 57, 58, 48, 61, 67angrtmuld 27145 . 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 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955   ∖ cdif 4044  {csn 4584  {cpr 4586  ‘cfv 6543  (class class class)co 7424   ∈ cmpo 7426  ℂcc 11205  ℝcr 11206  0cc0 11207  1c1 11208   + caddc 11210   · cmul 11212   − cmin 11548   -cneg 11549   / cdiv 11980  2c2 12404  ℑcim 15274  abscabs 15410  πcpi 16241  logclog 26891
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7755  ax-inf2 9649  ax-cnex 11263  ax-resscn 11264  ax-1cn 11265  ax-icn 11266  ax-addcl 11267  ax-addrcl 11268  ax-mulcl 11269  ax-mulrcl 11270  ax-mulcom 11271  ax-addass 11272  ax-mulass 11273  ax-distr 11274  ax-i2m1 11275  ax-1ne0 11276  ax-1rid 11277  ax-rnegex 11278  ax-rrecex 11279  ax-cnre 11280  ax-pre-lttri 11281  ax-pre-lttrn 11282  ax-pre-ltadd 11283  ax-pre-mulgt0 11284  ax-pre-sup 11285  ax-addf 11286
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6307  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6497  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7381  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-of 7697  df-om 7882  df-1st 8005  df-2nd 8006  df-supp 8184  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8386  df-rdg 8425  df-1o 8483  df-2o 8484  df-er 8724  df-map 8856  df-pm 8857  df-ixp 8933  df-en 8981  df-dom 8982  df-sdom 8983  df-fin 8984  df-fsupp 9361  df-fi 9410  df-sup 9441  df-inf 9442  df-oi 9511  df-card 10027  df-pnf 11352  df-mnf 11353  df-xr 11354  df-ltxr 11355  df-le 11356  df-sub 11550  df-neg 11551  df-div 11981  df-nn 12343  df-2 12412  df-3 12413  df-4 12414  df-5 12415  df-6 12416  df-7 12417  df-8 12418  df-9 12419  df-n0 12614  df-z 12701  df-dec 12822  df-uz 12973  df-q 13083  df-rp 13128  df-xneg 13248  df-xadd 13249  df-xmul 13250  df-ioo 13487  df-ioc 13488  df-ico 13489  df-icc 13490  df-fz 13647  df-fzo 13796  df-fl 13939  df-mod 14017  df-seq 14152  df-exp 14212  df-fac 14425  df-bc 14454  df-hash 14482  df-shft 15229  df-cj 15275  df-re 15276  df-im 15277  df-sqrt 15411  df-abs 15412  df-limsup 15647  df-clim 15664  df-rlim 15665  df-sum 15863  df-ef 16242  df-sin 16244  df-cos 16245  df-pi 16247  df-struct 17334  df-sets 17351  df-slot 17369  df-ndx 17381  df-base 17397  df-ress 17418  df-plusg 17450  df-mulr 17451  df-starv 17452  df-sca 17453  df-vsca 17454  df-ip 17455  df-tset 17456  df-ple 17457  df-ds 17459  df-unif 17460  df-hom 17461  df-cco 17462  df-rest 17602  df-topn 17603  df-0g 17621  df-gsum 17622  df-topgen 17623  df-pt 17624  df-prds 17627  df-xrs 17683  df-qtop 17688  df-imas 17689  df-xps 17691  df-mre 17765  df-mrc 17766  df-acs 17768  df-mgm 18825  df-sgrp 18917  df-mnd 18933  df-submnd 18988  df-mulg 19287  df-cntz 19540  df-cmn 20005  df-psmet 21679  df-xmet 21680  df-met 21681  df-bl 21682  df-mopn 21683  df-fbas 21684  df-fg 21685  df-cnfld 21688  df-top 23221  df-topon 23238  df-topsp 23260  df-bases 23273  df-cld 23346  df-ntr 23347  df-cls 23348  df-nei 23425  df-lp 23463  df-perf 23464  df-cn 23554  df-cnp 23555  df-haus 23642  df-tx 23890  df-hmeo 24083  df-fil 24174  df-fm 24266  df-flim 24267  df-flf 24268  df-xms 24648  df-ms 24649  df-tms 24650  df-cncf 25208  df-limc 26195  df-dv 26196  df-log 26893
This theorem is used by:  chordthmlem3  27171
  Copyright terms: Public domain W3C validator