Proof of Theorem chordthmlem4
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | 1red 11263 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℝ) |
| 2 | | unitssre 13540 |
. . . . . . . . 9
⊢ (0[,]1)
⊆ ℝ |
| 3 | | chordthmlem4.X |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (0[,]1)) |
| 4 | 2, 3 | sselid 3980 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ) |
| 5 | 1, 4 | resubcld 11692 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈
ℝ) |
| 6 | 5 | recnd 11290 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈
ℂ) |
| 7 | 6 | abscld 15476 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) ∈
ℝ) |
| 8 | 7 | recnd 11290 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) ∈
ℂ) |
| 9 | | chordthmlem4.B |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ) |
| 10 | | chordthmlem4.A |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ) |
| 11 | 9, 10 | subcld 11621 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ) |
| 12 | 11 | abscld 15476 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝐴)) ∈ ℝ) |
| 13 | 12 | recnd 11290 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝐴)) ∈ ℂ) |
| 14 | 4 | recnd 11290 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ) |
| 15 | 14 | abscld 15476 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) ∈
ℝ) |
| 16 | 15 | recnd 11290 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) ∈
ℂ) |
| 17 | 8, 13, 16, 13 | mul4d 11474 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴))) · ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘𝑋)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴))))) |
| 18 | | chordthmlem4.P |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵))) |
| 19 | 14, 10 | mulcld 11282 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝑋 · 𝐴) ∈ ℂ) |
| 20 | 6, 9 | mulcld 11282 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝐵) ∈ ℂ) |
| 21 | 19, 20 | addcld 11281 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ∈ ℂ) |
| 22 | 18, 21 | eqeltrd 2840 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ) |
| 23 | 10, 22, 9, 14 | affineequiv2 26868 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ↔ (𝑃 − 𝐴) = ((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
| 24 | 18, 23 | mpbid 232 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝑃 − 𝐴) = ((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) |
| 25 | 24 | fveq2d 6909 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐴)) = (abs‘((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
| 26 | 6, 11 | absmuld 15494 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 −
𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
| 27 | 25, 26 | eqtrd 2776 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐴)) = ((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
| 28 | 22, 9 | abssubd 15493 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐵)) = (abs‘(𝐵 − 𝑃))) |
| 29 | 10, 22, 9, 14 | affineequiv 26867 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ↔ (𝐵 − 𝑃) = (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
| 30 | 18, 29 | mpbid 232 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑃) = (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))) |
| 31 | 30 | fveq2d 6909 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑃)) = (abs‘(𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
| 32 | 14, 11 | absmuld 15494 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑋 · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
| 33 | 28, 31, 32 | 3eqtrd 2780 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐵)) = ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
| 34 | 27, 33 | oveq12d 7450 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴))) · ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴))))) |
| 35 | 13 | sqvald 14184 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2) = ((abs‘(𝐵 − 𝐴)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
| 36 | 35 | oveq2d 7448 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2)) =
(((abs‘(1 − 𝑋))
· (abs‘𝑋))
· ((abs‘(𝐵
− 𝐴)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴))))) |
| 37 | 17, 34, 36 | 3eqtr4d 2786 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘𝑋)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2))) |
| 38 | 1 | recnd 11290 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℂ) |
| 39 | 38 | halfcld 12513 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈
ℂ) |
| 40 | 39 | sqcld 14185 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((1 / 2)↑2) ∈
ℂ) |
| 41 | 1 | rehalfcld 12515 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈
ℝ) |
| 42 | 41, 4 | resubcld 11692 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈
ℝ) |
| 43 | 42 | recnd 11290 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈
ℂ) |
| 44 | 43 | abscld 15476 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ∈
ℝ) |
| 45 | 44 | recnd 11290 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ∈
ℂ) |
| 46 | 45 | sqcld 14185 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘((1 / 2)
− 𝑋))↑2) ∈
ℂ) |
| 47 | 13 | sqcld 14185 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2) ∈ ℂ) |
| 48 | 40, 46, 47 | subdird 11721 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((((1 / 2)↑2) −
((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2)) = ((((1 / 2)↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2)) −
(((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2)))) |
| 49 | | subsq 14250 |
. . . . . . 7
⊢ (((1 / 2)
∈ ℂ ∧ ((1 / 2) − 𝑋) ∈ ℂ) → (((1 / 2)↑2)
− (((1 / 2) − 𝑋)↑2)) = (((1 / 2) + ((1 / 2) −
𝑋)) · ((1 / 2)
− ((1 / 2) − 𝑋)))) |
| 50 | 39, 43, 49 | syl2anc 584 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((1 / 2)↑2) −
(((1 / 2) − 𝑋)↑2)) = (((1 / 2) + ((1 / 2) −
𝑋)) · ((1 / 2)
− ((1 / 2) − 𝑋)))) |
| 51 | 39, 39, 14 | addsubassd 11641 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + (1 / 2))
− 𝑋) = ((1 / 2) + ((1
/ 2) − 𝑋))) |
| 52 | 38 | 2halvesd 12514 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) + (1 / 2)) =
1) |
| 53 | 52 | oveq1d 7447 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + (1 / 2))
− 𝑋) = (1 −
𝑋)) |
| 54 | 51, 53 | eqtr3d 2778 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) + ((1 / 2)
− 𝑋)) = (1 −
𝑋)) |
| 55 | 39, 14 | nncand 11626 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − ((1 / 2)
− 𝑋)) = 𝑋) |
| 56 | 54, 55 | oveq12d 7450 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + ((1 / 2)
− 𝑋)) · ((1 /
2) − ((1 / 2) − 𝑋))) = ((1 − 𝑋) · 𝑋)) |
| 57 | 50, 56 | eqtr2d 2777 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝑋) = (((1 / 2)↑2) − (((1 / 2)
− 𝑋)↑2))) |
| 58 | | elicc01 13507 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑋 ∈ (0[,]1) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤
𝑋 ∧ 𝑋 ≤ 1)) |
| 59 | 3, 58 | sylib 218 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑋 ∧ 𝑋 ≤ 1)) |
| 60 | 59 | simp3d 1144 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑋 ≤ 1) |
| 61 | 4, 1, 60 | abssubge0d 15471 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) = (1 − 𝑋)) |
| 62 | 59 | simp2d 1143 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑋) |
| 63 | 4, 62 | absidd 15462 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) = 𝑋) |
| 64 | 61, 63 | oveq12d 7450 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) = ((1
− 𝑋) · 𝑋)) |
| 65 | | absresq 15342 |
. . . . . . 7
⊢ (((1 / 2)
− 𝑋) ∈ ℝ
→ ((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2) = (((1 / 2) − 𝑋)↑2)) |
| 66 | 42, 65 | syl 17 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((abs‘((1 / 2)
− 𝑋))↑2) = (((1
/ 2) − 𝑋)↑2)) |
| 67 | 66 | oveq2d 7448 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 / 2)↑2) −
((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2)) = (((1 / 2)↑2) − (((1
/ 2) − 𝑋)↑2))) |
| 68 | 57, 64, 67 | 3eqtr4d 2786 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) = (((1 /
2)↑2) − ((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2))) |
| 69 | 68 | oveq1d 7447 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2)) = ((((1 /
2)↑2) − ((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2))) |
| 70 | | 2cnd 12345 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 2 ∈
ℂ) |
| 71 | | 2ne0 12371 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ 2 ≠
0 |
| 72 | 71 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 2 ≠ 0) |
| 73 | 9, 70, 72 | divcan4d 12050 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = 𝐵) |
| 74 | 9 | times2d 12512 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (𝐵 · 2) = (𝐵 + 𝐵)) |
| 75 | 74 | oveq1d 7447 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = ((𝐵 + 𝐵) / 2)) |
| 76 | 73, 75 | eqtr3d 2778 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((𝐵 + 𝐵) / 2)) |
| 77 | | chordthmlem4.M |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2)) |
| 78 | 76, 77 | oveq12d 7450 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) |
| 79 | 9, 9 | addcld 11281 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐵 + 𝐵) ∈ ℂ) |
| 80 | 10, 9 | addcld 11281 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ) |
| 81 | 79, 80, 70, 72 | divsubdird 12083 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) |
| 82 | 9, 10, 9 | pnpcan2d 11659 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) = (𝐵 − 𝐴)) |
| 83 | 82 | oveq1d 7447 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = ((𝐵 − 𝐴) / 2)) |
| 84 | 78, 81, 83 | 3eqtr2d 2782 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((𝐵 − 𝐴) / 2)) |
| 85 | 11, 70, 72 | divrec2d 12048 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴))) |
| 86 | 84, 85 | eqtrd 2776 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴))) |
| 87 | 86 | fveq2d 6909 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑀)) = (abs‘((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))) |
| 88 | 39, 11 | absmuld 15494 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
· (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘(1 / 2))
· (abs‘(𝐵
− 𝐴)))) |
| 89 | | 0red 11265 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 0 ∈
ℝ) |
| 90 | | halfgt0 12483 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ 0 < (1
/ 2) |
| 91 | 90 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 0 < (1 /
2)) |
| 92 | 89, 41, 91 | ltled 11410 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 0 ≤ (1 /
2)) |
| 93 | 41, 92 | absidd 15462 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 2)) = (1 /
2)) |
| 94 | 93 | oveq1d 7447 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 / 2))
· (abs‘(𝐵
− 𝐴))) = ((1 / 2)
· (abs‘(𝐵
− 𝐴)))) |
| 95 | 87, 88, 94 | 3eqtrd 2780 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑀)) = ((1 / 2) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
| 96 | 95 | oveq1d 7447 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) = (((1 / 2) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2)) |
| 97 | 39, 13 | sqmuld 14199 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2) = (((1 / 2)↑2)
· ((abs‘(𝐵
− 𝐴))↑2))) |
| 98 | 96, 97 | eqtrd 2776 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) = (((1 / 2)↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2))) |
| 99 | 39, 14, 11 | subdird 11721 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
| 100 | 86, 30 | oveq12d 7450 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
| 101 | 80 | halfcld 12513 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ) |
| 102 | 77, 101 | eqeltrd 2840 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ) |
| 103 | 9, 102, 22 | nnncan1d 11655 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (𝑃 − 𝑀)) |
| 104 | 99, 100, 103 | 3eqtr2rd 2783 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) = (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) |
| 105 | 104 | fveq2d 6909 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝑀)) = (abs‘(((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
| 106 | 43, 11 | absmuld 15494 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(((1 / 2)
− 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘((1 / 2) − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
| 107 | 105, 106 | eqtrd 2776 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝑀)) = ((abs‘((1 / 2) − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
| 108 | 107 | oveq1d 7447 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2) = (((abs‘((1 / 2) −
𝑋)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2)) |
| 109 | 45, 13 | sqmuld 14199 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2) = (((abs‘((1 /
2) − 𝑋))↑2)
· ((abs‘(𝐵
− 𝐴))↑2))) |
| 110 | 108, 109 | eqtrd 2776 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2) = (((abs‘((1 / 2) −
𝑋))↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2))) |
| 111 | 98, 110 | oveq12d 7450 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2)) = ((((1 / 2)↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2)) −
(((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2)))) |
| 112 | 48, 69, 111 | 3eqtr4rd 2787 |
. 2
⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2)) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘𝑋)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2))) |
| 113 | 37, 112 | eqtr4d 2779 |
1
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2))) |