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

Theorem chordthmlem2 27154
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 27153, where P = B, and using angrtmuld 27129 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 12410 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ
87a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
9 2ne0 12442 . . . . . . . . . 10 2 ≠ 0
109a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ≠ 0)
118, 10rereccld 12137 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℝ)
12 chordthmlem2.X . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
1311, 12resubcld 11737 . . . . . . 7 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈ ℝ)
1413recnd 11330 . . . . . 6 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈ ℂ)
153, 2subcld 11662 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ)
1611recnd 11330 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1 / 2) ∈ ℂ)
1712recnd 11330 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
1816, 17, 15subdird 11766 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))))
19 2cnd 12414 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
203, 19, 10divcan4d 12092 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = 𝐵)
213times2d 12583 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐵 · 2) = (𝐵 + 𝐵))
2221oveq1d 7433 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = ((𝐵 + 𝐵) / 2))
2320, 22eqtr3d 2798 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐵 = ((𝐵 + 𝐵) / 2))
2423, 5oveq12d 7436 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))
253, 3addcld 11321 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵 + 𝐵) ∈ ℂ)
262, 3addcld 11321 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
2725, 26, 19, 10divsubdird 12125 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))
283, 2, 3pnpcan2d 11700 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) = (𝐵 − 𝐴))
2928oveq1d 7433 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = ((𝐵 − 𝐴) / 2))
3024, 27, 293eqtr2d 2802 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((𝐵 − 𝐴) / 2))
3115, 19, 10divrec2d 12090 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))
3230, 31eqtrd 2796 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))
33 chordthmlem2.P . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
3417, 2mulcld 11322 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑋 · 𝐴) ∈ ℂ)
35 1cnd 11295 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
3635, 17subcld 11662 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈ ℂ)
3736, 3mulcld 11322 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝐵) ∈ ℂ)
3834, 37addcld 11321 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ∈ ℂ)
3933, 38eqeltrd 2861 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ)
402, 39, 3, 17affineequiv 27144 . . . . . . . . . 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 7436 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))))
4326halfcld 12584 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ)
445, 43eqeltrd 2861 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
453, 44, 39nnncan1d 11696 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (𝑃 − 𝑀))
4618, 42, 453eqtr2rd 2803 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) = (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))
47 chordthmlem2.PneM . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑃 ≠ 𝑀)
4839, 44, 47subne0d 11672 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) ≠ 0)
4946, 48eqnetrrd 3024 . . . . . 6 (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) ≠ 0)
5014, 15, 49mulne0bbd 11965 . . . . 5 (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ≠ 0)
513, 2, 50subne0ad 11673 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐴)
5251necomd 3011 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ≠ 𝐵)
53 chordthmlem2.QneM . . 3 (𝜑 → 𝑄 ≠ 𝑀)
541, 2, 3, 4, 5, 6, 52, 53chordthmlem 27153 . 2 (𝜑 → ((𝑄 − 𝑀)𝐹(𝐵 − 𝑀)) ∈ {(π / 2), -(π / 2)})
554, 44subcld 11662 . . 3 (𝜑 → (𝑄 − 𝑀) ∈ ℂ)
5639, 44subcld 11662 . . 3 (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) ∈ ℂ)
573, 44subcld 11662 . . 3 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) ∈ ℂ)
584, 44, 53subne0d 11672 . . 3 (𝜑 → (𝑄 − 𝑀) ≠ 0)
5919, 10recne0d 12080 . . . . 5 (𝜑 → (1 / 2) ≠ 0)
6016, 15, 59, 50mulne0d 11961 . . . 4 (𝜑 → ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) ≠ 0)
6132, 60eqnetrd 3023 . . 3 (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) ≠ 0)
6232, 46oveq12d 7436 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) / (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))))
6314, 15, 49mulne0bad 11964 . . . . . 6 (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ≠ 0)
6416, 14, 15, 63, 50divcan5rd 12113 . . . . 5 (𝜑 → (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) / (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)))
6562, 64eqtrd 2796 . . . 4 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) = ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)))
6611, 13, 63redivcld 12138 . . . 4 (𝜑 → ((1 / 2) / ((1 / 2) − 𝑋)) ∈ ℝ)
6765, 66eqeltrd 2861 . . 3 (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) / (𝑃 − 𝑀)) ∈ ℝ)
681, 55, 56, 57, 58, 48, 61, 67angrtmuld 27129 . 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 2145   ≠ wne 2956   ∖ cdif 3896  {csn 4584  {cpr 4586  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418   ∈ cmpo 7420  ℂcc 11191  ℝcr 11192  0cc0 11193  1c1 11194   + caddc 11196   · cmul 11198   − cmin 11534  -cneg 11535   / cdiv 11966  2c2 12390  ℑcim 15258  abscabs 15394  πcpi 16225  logclog 26875
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-inf2 9635  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270  ax-pre-sup 11271  ax-addf 11272
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 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  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 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-of 7691  df-om 7876  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8171  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8469  df-2o 8470  df-er 8710  df-map 8842  df-pm 8843  df-ixp 8919  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-fin 8970  df-fsupp 9347  df-fi 9396  df-sup 9427  df-inf 9428  df-oi 9497  df-card 10013  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-div 11967  df-nn 12329  df-2 12398  df-3 12399  df-4 12400  df-5 12401  df-6 12402  df-7 12403  df-8 12404  df-9 12405  df-n0 12600  df-z 12687  df-dec 12808  df-uz 12959  df-q 13069  df-rp 13114  df-xneg 13234  df-xadd 13235  df-xmul 13236  df-ioo 13473  df-ioc 13474  df-ico 13475  df-icc 13476  df-fz 13633  df-fzo 13782  df-fl 13925  df-mod 14003  df-seq 14138  df-exp 14198  df-fac 14411  df-bc 14440  df-hash 14468  df-shft 15213  df-cj 15259  df-re 15260  df-im 15261  df-sqrt 15395  df-abs 15396  df-limsup 15631  df-clim 15648  df-rlim 15649  df-sum 15847  df-ef 16226  df-sin 16228  df-cos 16229  df-pi 16231  df-struct 17318  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-ress 17402  df-plusg 17434  df-mulr 17435  df-starv 17436  df-sca 17437  df-vsca 17438  df-ip 17439  df-tset 17440  df-ple 17441  df-ds 17443  df-unif 17444  df-hom 17445  df-cco 17446  df-rest 17586  df-topn 17587  df-0g 17605  df-gsum 17606  df-topgen 17607  df-pt 17608  df-prds 17611  df-xrs 17667  df-qtop 17672  df-imas 17673  df-xps 17675  df-mre 17749  df-mrc 17750  df-acs 17752  df-mgm 18809  df-sgrp 18901  df-mnd 18917  df-submnd 18972  df-mulg 19271  df-cntz 19524  df-cmn 19989  df-psmet 21663  df-xmet 21664  df-met 21665  df-bl 21666  df-mopn 21667  df-fbas 21668  df-fg 21669  df-cnfld 21672  df-top 23205  df-topon 23222  df-topsp 23244  df-bases 23257  df-cld 23330  df-ntr 23331  df-cls 23332  df-nei 23409  df-lp 23447  df-perf 23448  df-cn 23538  df-cnp 23539  df-haus 23626  df-tx 23874  df-hmeo 24067  df-fil 24158  df-fm 24250  df-flim 24251  df-flf 24252  df-xms 24632  df-ms 24633  df-tms 24634  df-cncf 25192  df-limc 26179  df-dv 26180  df-log 26877
This theorem is used by:  chordthmlem3  27155
  Copyright terms: Public domain W3C validator