Proof of Theorem chordthmlem4
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | 1red 10907 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℝ) |
2 | | unitssre 13160 |
. . . . . . . . 9
⊢ (0[,]1)
⊆ ℝ |
3 | | chordthmlem4.X |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (0[,]1)) |
4 | 2, 3 | sselid 3915 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ) |
5 | 1, 4 | resubcld 11333 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈
ℝ) |
6 | 5 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈
ℂ) |
7 | 6 | abscld 15076 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) ∈
ℝ) |
8 | 7 | recnd 10934 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) ∈
ℂ) |
9 | | chordthmlem4.B |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ) |
10 | | chordthmlem4.A |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ) |
11 | 9, 10 | subcld 11262 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ) |
12 | 11 | abscld 15076 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝐴)) ∈ ℝ) |
13 | 12 | recnd 10934 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝐴)) ∈ ℂ) |
14 | 4 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ) |
15 | 14 | abscld 15076 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) ∈
ℝ) |
16 | 15 | recnd 10934 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) ∈
ℂ) |
17 | 8, 13, 16, 13 | mul4d 11117 |
. . 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 10926 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝑋 · 𝐴) ∈ ℂ) |
20 | 6, 9 | mulcld 10926 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝐵) ∈ ℂ) |
21 | 19, 20 | addcld 10925 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ∈ ℂ) |
22 | 18, 21 | eqeltrd 2839 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ) |
23 | 10, 22, 9, 14 | affineequiv2 25879 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ↔ (𝑃 − 𝐴) = ((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
24 | 18, 23 | mpbid 231 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝑃 − 𝐴) = ((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) |
25 | 24 | fveq2d 6760 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐴)) = (abs‘((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
26 | 6, 11 | absmuld 15094 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 −
𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
27 | 25, 26 | eqtrd 2778 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐴)) = ((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
28 | 22, 9 | abssubd 15093 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐵)) = (abs‘(𝐵 − 𝑃))) |
29 | 10, 22, 9, 14 | affineequiv 25878 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ↔ (𝐵 − 𝑃) = (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
30 | 18, 29 | mpbid 231 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑃) = (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))) |
31 | 30 | fveq2d 6760 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑃)) = (abs‘(𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
32 | 14, 11 | absmuld 15094 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑋 · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
33 | 28, 31, 32 | 3eqtrd 2782 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐵)) = ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
34 | 27, 33 | oveq12d 7273 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴))) · ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴))))) |
35 | 13 | sqvald 13789 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2) = ((abs‘(𝐵 − 𝐴)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
36 | 35 | oveq2d 7271 |
. . 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 2788 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘𝑋)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2))) |
38 | 1 | recnd 10934 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℂ) |
39 | 38 | halfcld 12148 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈
ℂ) |
40 | 39 | sqcld 13790 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((1 / 2)↑2) ∈
ℂ) |
41 | 1 | rehalfcld 12150 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈
ℝ) |
42 | 41, 4 | resubcld 11333 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈
ℝ) |
43 | 42 | recnd 10934 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈
ℂ) |
44 | 43 | abscld 15076 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ∈
ℝ) |
45 | 44 | recnd 10934 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ∈
ℂ) |
46 | 45 | sqcld 13790 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘((1 / 2)
− 𝑋))↑2) ∈
ℂ) |
47 | 13 | sqcld 13790 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2) ∈ ℂ) |
48 | 40, 46, 47 | subdird 11362 |
. . 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 13854 |
. . . . . . 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 583 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((1 / 2)↑2) −
(((1 / 2) − 𝑋)↑2)) = (((1 / 2) + ((1 / 2) −
𝑋)) · ((1 / 2)
− ((1 / 2) − 𝑋)))) |
51 | 39, 39, 14 | addsubassd 11282 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + (1 / 2))
− 𝑋) = ((1 / 2) + ((1
/ 2) − 𝑋))) |
52 | 38 | 2halvesd 12149 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) + (1 / 2)) =
1) |
53 | 52 | oveq1d 7270 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + (1 / 2))
− 𝑋) = (1 −
𝑋)) |
54 | 51, 53 | eqtr3d 2780 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) + ((1 / 2)
− 𝑋)) = (1 −
𝑋)) |
55 | 39, 14 | nncand 11267 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − ((1 / 2)
− 𝑋)) = 𝑋) |
56 | 54, 55 | oveq12d 7273 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + ((1 / 2)
− 𝑋)) · ((1 /
2) − ((1 / 2) − 𝑋))) = ((1 − 𝑋) · 𝑋)) |
57 | 50, 56 | eqtr2d 2779 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝑋) = (((1 / 2)↑2) − (((1 / 2)
− 𝑋)↑2))) |
58 | | elicc01 13127 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑋 ∈ (0[,]1) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤
𝑋 ∧ 𝑋 ≤ 1)) |
59 | 3, 58 | sylib 217 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑋 ∧ 𝑋 ≤ 1)) |
60 | 59 | simp3d 1142 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑋 ≤ 1) |
61 | 4, 1, 60 | abssubge0d 15071 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) = (1 − 𝑋)) |
62 | 59 | simp2d 1141 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑋) |
63 | 4, 62 | absidd 15062 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) = 𝑋) |
64 | 61, 63 | oveq12d 7273 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) = ((1
− 𝑋) · 𝑋)) |
65 | | absresq 14942 |
. . . . . . 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 7271 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 / 2)↑2) −
((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2)) = (((1 / 2)↑2) − (((1
/ 2) − 𝑋)↑2))) |
68 | 57, 64, 67 | 3eqtr4d 2788 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) = (((1 /
2)↑2) − ((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2))) |
69 | 68 | oveq1d 7270 |
. . 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 11981 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 2 ∈
ℂ) |
71 | | 2ne0 12007 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ 2 ≠
0 |
72 | 71 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 2 ≠ 0) |
73 | 9, 70, 72 | divcan4d 11687 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = 𝐵) |
74 | 9 | times2d 12147 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (𝐵 · 2) = (𝐵 + 𝐵)) |
75 | 74 | oveq1d 7270 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = ((𝐵 + 𝐵) / 2)) |
76 | 73, 75 | eqtr3d 2780 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((𝐵 + 𝐵) / 2)) |
77 | | chordthmlem4.M |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2)) |
78 | 76, 77 | oveq12d 7273 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) |
79 | 9, 9 | addcld 10925 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐵 + 𝐵) ∈ ℂ) |
80 | 10, 9 | addcld 10925 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ) |
81 | 79, 80, 70, 72 | divsubdird 11720 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) |
82 | 9, 10, 9 | pnpcan2d 11300 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) = (𝐵 − 𝐴)) |
83 | 82 | oveq1d 7270 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = ((𝐵 − 𝐴) / 2)) |
84 | 78, 81, 83 | 3eqtr2d 2784 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((𝐵 − 𝐴) / 2)) |
85 | 11, 70, 72 | divrec2d 11685 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴))) |
86 | 84, 85 | eqtrd 2778 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴))) |
87 | 86 | fveq2d 6760 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑀)) = (abs‘((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))) |
88 | 39, 11 | absmuld 15094 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
· (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘(1 / 2))
· (abs‘(𝐵
− 𝐴)))) |
89 | | 0red 10909 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 0 ∈
ℝ) |
90 | | halfgt0 12119 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ 0 < (1
/ 2) |
91 | 90 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 0 < (1 /
2)) |
92 | 89, 41, 91 | ltled 11053 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 0 ≤ (1 /
2)) |
93 | 41, 92 | absidd 15062 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 2)) = (1 /
2)) |
94 | 93 | oveq1d 7270 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 / 2))
· (abs‘(𝐵
− 𝐴))) = ((1 / 2)
· (abs‘(𝐵
− 𝐴)))) |
95 | 87, 88, 94 | 3eqtrd 2782 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑀)) = ((1 / 2) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
96 | 95 | oveq1d 7270 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) = (((1 / 2) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2)) |
97 | 39, 13 | sqmuld 13804 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2) = (((1 / 2)↑2)
· ((abs‘(𝐵
− 𝐴))↑2))) |
98 | 96, 97 | eqtrd 2778 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) = (((1 / 2)↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2))) |
99 | 39, 14, 11 | subdird 11362 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
100 | 86, 30 | oveq12d 7273 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
101 | 80 | halfcld 12148 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ) |
102 | 77, 101 | eqeltrd 2839 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ) |
103 | 9, 102, 22 | nnncan1d 11296 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (𝑃 − 𝑀)) |
104 | 99, 100, 103 | 3eqtr2rd 2785 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) = (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) |
105 | 104 | fveq2d 6760 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝑀)) = (abs‘(((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
106 | 43, 11 | absmuld 15094 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(((1 / 2)
− 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘((1 / 2) − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
107 | 105, 106 | eqtrd 2778 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝑀)) = ((abs‘((1 / 2) − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
108 | 107 | oveq1d 7270 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2) = (((abs‘((1 / 2) −
𝑋)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2)) |
109 | 45, 13 | sqmuld 13804 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2) = (((abs‘((1 /
2) − 𝑋))↑2)
· ((abs‘(𝐵
− 𝐴))↑2))) |
110 | 108, 109 | eqtrd 2778 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2) = (((abs‘((1 / 2) −
𝑋))↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2))) |
111 | 98, 110 | oveq12d 7273 |
. . 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 2789 |
. 2
⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2)) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘𝑋)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2))) |
113 | 37, 112 | eqtr4d 2781 |
1
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2))) |