Theorem chordthmlem5 27164

Description: If P is on the segment AB and AQ = BQ, then PA · PB = BQ ² − PQ ² . This follows from two uses of chordthmlem3 27162 to show that PQ ² = QM ² + PM ² and BQ ² = QM ² + BM ² , so BQ ² − PQ ² = (QM ² + BM ² ) − (QM ² + PM ² ) = BM ² − PM ² , which equals PA · PB by chordthmlem4 27163. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
chordthmlem5.A	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
chordthmlem5.B	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
chordthmlem5.Q	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℂ)
chordthmlem5.X	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (0[,]1))
chordthmlem5.P	⊢ (𝜑 → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
chordthmlem5.ABequidistQ	⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐴 − 𝑄)) = (abs‘(𝐵 − 𝑄)))

Assertion

Ref	Expression
chordthmlem5	⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(𝐵 − 𝑄))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑄))↑2)))

Proof of Theorem chordthmlem5

Step	Hyp	Ref	Expression
1		chordthmlem5.Q	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ ℂ)
2		chordthmlem5.A	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
3		chordthmlem5.B	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
4	2, 3	addcld 11328	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
5	4	halfcld 12591	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ)
6	1, 5	subcld 11669	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)) ∈ ℂ)
7	6	abscld 15606	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) ∈ ℝ)
8	7	recnd 11337	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) ∈ ℂ)
9	8	sqcld 14287	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) ∈ ℂ)
10	3, 5	subcld 11669	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)) ∈ ℂ)
11	10	abscld 15606	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) ∈ ℝ)
12	11	recnd 11337	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) ∈ ℂ)
13	12	sqcld 14287	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) ∈ ℂ)
14		chordthmlem5.P	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)))
15		unitssre 13630	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (0[,]1) ⊆ ℝ
16		chordthmlem5.X	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (0[,]1))
17	15, 16	sselid 3929	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
18	17	recnd 11337	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
19	18, 2	mulcld 11329	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑋 · 𝐴) ∈ ℂ)
20		1cnd 11302	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
21	20, 18	subcld 11669	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈ ℂ)
22	21, 3	mulcld 11329	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝐵) ∈ ℂ)
23	19, 22	addcld 11328	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ∈ ℂ)
24	14, 23	eqeltrd 2861	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ)
25	24, 5	subcld 11669	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)) ∈ ℂ)
26	25	abscld 15606	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) ∈ ℝ)
27	26	recnd 11337	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) ∈ ℂ)
28	27	sqcld 14287	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) ∈ ℂ)
29	9, 13, 28	pnpcand 11706	. 2 ⊢ (𝜑 → ((((abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) + ((abs‘(𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2)) − (((abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) + ((abs‘(𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2))) = (((abs‘(𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) − ((abs‘(𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2)))
30		0red 11311	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
31		eqidd 2762	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) = ((𝐴 + 𝐵) / 2))
32	2	mul02d 11508	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (0 · 𝐴) = 0)
33	20	subid1d 11658	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (1 − 0) = 1)
34	33	oveq1d 7435	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((1 − 0) · 𝐵) = (1 · 𝐵))
35	3	mullidd 11327	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (1 · 𝐵) = 𝐵)
36	34, 35	eqtrd 2796	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((1 − 0) · 𝐵) = 𝐵)
37	32, 36	oveq12d 7438	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((0 · 𝐴) + ((1 − 0) · 𝐵)) = (0 + 𝐵))
38	3	addlidd 11511	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0 + 𝐵) = 𝐵)
39	37, 38	eqtr2d 2797	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((0 · 𝐴) + ((1 − 0) · 𝐵)))
40		chordthmlem5.ABequidistQ	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐴 − 𝑄)) = (abs‘(𝐵 − 𝑄)))
41	2, 3, 1, 30, 31, 39, 40	chordthmlem3 27162	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝑄))↑2) = (((abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) + ((abs‘(𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2)))
42	2, 3, 1, 17, 31, 14, 40	chordthmlem3 27162	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝑄))↑2) = (((abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) + ((abs‘(𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2)))
43	41, 42	oveq12d 7438	. 2 ⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐵 − 𝑄))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑄))↑2)) = ((((abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) + ((abs‘(𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2)) − (((abs‘(𝑄 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) + ((abs‘(𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2))))
44	2, 3, 16, 31, 14	chordthmlem4 27163	. 2 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(𝐵 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2) − ((abs‘(𝑃 − ((𝐴 + 𝐵) / 2)))↑2)))
45	29, 43, 44	3eqtr4rd 2807	1 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(𝐵 − 𝑄))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑄))↑2)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   − cmin 11541   / cdiv 11973  2c2 12397  [,]cicc 13479  ↑cexp 14204  abscabs 15401

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 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279

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 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ioc 13481  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-shft 15220  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-ef 16233  df-sin 16235  df-cos 16236  df-pi 16238  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-log 26884

This theorem is used by:  chordthm  27165  chordthmALT  45914