Theorem colmid 28781

Description: Colinearity and equidistance implies midpoint. Theorem 7.20 of [Schwabhauser] p. 52. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Jul-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
mirval.p	⊢ 𝑃 = (Base‘𝐺)
mirval.d	⊢ − = (dist‘𝐺)
mirval.i	⊢ 𝐼 = (Itv‘𝐺)
mirval.l	⊢ 𝐿 = (LineG‘𝐺)
mirval.s	⊢ 𝑆 = (pInvG‘𝐺)
mirval.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG)
colmid.m	⊢ 𝑀 = (𝑆‘𝑋)
colmid.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑃)
colmid.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑃)
colmid.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑃)
colmid.c	⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴𝐿𝐵) ∨ 𝐴 = 𝐵))
colmid.d	⊢ (𝜑 → (𝑋 − 𝐴) = (𝑋 − 𝐵))

Assertion

Ref	Expression
colmid	⊢ (𝜑 → (𝐵 = (𝑀‘𝐴) ∨ 𝐴 = 𝐵))

Proof of Theorem colmid

Step	Hyp	Ref	Expression
1		animorr 986	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 = 𝐵) → (𝐵 = (𝑀‘𝐴) ∨ 𝐴 = 𝐵))
2		mirval.p	. . . . 5 ⊢ 𝑃 = (Base‘𝐺)
3		mirval.d	. . . . 5 ⊢ − = (dist‘𝐺)
4		mirval.i	. . . . 5 ⊢ 𝐼 = (Itv‘𝐺)
5		mirval.l	. . . . 5 ⊢ 𝐿 = (LineG‘𝐺)
6		mirval.s	. . . . 5 ⊢ 𝑆 = (pInvG‘𝐺)
7		mirval.g	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG)
8	7	ad2antrr 732	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → 𝐺 ∈ TarskiG)
9		colmid.x	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑃)
10	9	ad2antrr 732	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → 𝑋 ∈ 𝑃)
11		colmid.m	. . . . 5 ⊢ 𝑀 = (𝑆‘𝑋)
12		colmid.a	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑃)
13	12	ad2antrr 732	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → 𝐴 ∈ 𝑃)
14		colmid.b	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑃)
15	14	ad2antrr 732	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → 𝐵 ∈ 𝑃)
16		colmid.d	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑋 − 𝐴) = (𝑋 − 𝐵))
17	16	ad2antrr 732	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → (𝑋 − 𝐴) = (𝑋 − 𝐵))
18	17	eqcomd 2746	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → (𝑋 − 𝐵) = (𝑋 − 𝐴))
19		simpr 485	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵))
20	2, 3, 4, 8, 13, 10, 15, 19	tgbtwncom 28581	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → 𝑋 ∈ (𝐵𝐼𝐴))
21	2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13, 15, 18, 20	ismir 28752	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → 𝐵 = (𝑀‘𝐴))
22	21	orcd 879	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵)) → (𝐵 = (𝑀‘𝐴) ∨ 𝐴 = 𝐵))
23	7	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐺 ∈ TarskiG)
24	14	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐵 ∈ 𝑃)
25	12	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐴 ∈ 𝑃)
26	9	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝑋 ∈ 𝑃)
27		simpr 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵))
28	2, 3, 4, 23, 26, 25, 24, 27	tgbtwncom 28581	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐴 ∈ (𝐵𝐼𝑋))
29	2, 3, 4, 23, 25, 26	tgbtwntriv1 28584	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐴 ∈ (𝐴𝐼𝑋))
30	2, 3, 4, 7, 9, 12, 9, 14, 16	tgcgrcomlr 28573	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴 − 𝑋) = (𝐵 − 𝑋))
31	30	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → (𝐴 − 𝑋) = (𝐵 − 𝑋))
32	31	eqcomd 2746	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → (𝐵 − 𝑋) = (𝐴 − 𝑋))
33		eqidd 2741	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → (𝐴 − 𝑋) = (𝐴 − 𝑋))
34	2, 3, 4, 23, 24, 25, 26, 25, 25, 26, 28, 29, 32, 33	tgcgrsub 28602	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → (𝐵 − 𝐴) = (𝐴 − 𝐴))
35	2, 3, 4, 23, 24, 25, 25, 34	axtgcgrid 28556	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐵 = 𝐴)
36	35	eqcomd 2746	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐴 = 𝐵)
37	36	adantlr 721	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → 𝐴 = 𝐵)
38	37	olcd 880	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵)) → (𝐵 = (𝑀‘𝐴) ∨ 𝐴 = 𝐵))
39	7	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → 𝐺 ∈ TarskiG)
40	12	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → 𝐴 ∈ 𝑃)
41	14	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → 𝐵 ∈ 𝑃)
42	9	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → 𝑋 ∈ 𝑃)
43		simpr 485	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋))
44	2, 3, 4, 39, 41, 42	tgbtwntriv1 28584	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → 𝐵 ∈ (𝐵𝐼𝑋))
45	30	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → (𝐴 − 𝑋) = (𝐵 − 𝑋))
46		eqidd 2741	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → (𝐵 − 𝑋) = (𝐵 − 𝑋))
47	2, 3, 4, 39, 40, 41, 42, 41, 41, 42, 43, 44, 45, 46	tgcgrsub 28602	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → (𝐴 − 𝐵) = (𝐵 − 𝐵))
48	2, 3, 4, 39, 40, 41, 41, 47	axtgcgrid 28556	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → 𝐴 = 𝐵)
49	48	adantlr 721	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → 𝐴 = 𝐵)
50	49	olcd 880	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)) → (𝐵 = (𝑀‘𝐴) ∨ 𝐴 = 𝐵))
51		df-ne 2936	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ≠ 𝐵 ↔ ¬ 𝐴 = 𝐵)
52		colmid.c	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴𝐿𝐵) ∨ 𝐴 = 𝐵))
53	52	orcomd 877	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 = 𝐵 ∨ 𝑋 ∈ (𝐴𝐿𝐵)))
54	53	orcanai 1010	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 = 𝐵) → 𝑋 ∈ (𝐴𝐿𝐵))
55	51, 54	sylan2b 600	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → 𝑋 ∈ (𝐴𝐿𝐵))
56	7	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → 𝐺 ∈ TarskiG)
57	12	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → 𝐴 ∈ 𝑃)
58	14	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → 𝐵 ∈ 𝑃)
59		simpr 485	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → 𝐴 ≠ 𝐵)
60	9	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → 𝑋 ∈ 𝑃)
61	2, 5, 4, 56, 57, 58, 59, 60	tgellng 28646	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝑋 ∈ (𝐴𝐿𝐵) ↔ (𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵) ∨ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵) ∨ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋))))
62	55, 61	mpbid 233	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝑋 ∈ (𝐴𝐼𝐵) ∨ 𝐴 ∈ (𝑋𝐼𝐵) ∨ 𝐵 ∈ (𝐴𝐼𝑋)))
63	22, 38, 50, 62	mpjao3dan 1440	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝐵 = (𝑀‘𝐴) ∨ 𝐴 = 𝐵))
64	1, 63	pm2.61dane 3022	1 ⊢ (𝜑 → (𝐵 = (𝑀‘𝐴) ∨ 𝐴 = 𝐵))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 396   ∨ wo 853   ∨ w3o 1091   = wceq 1547   ∈ wcel 2119   ≠ wne 2935  ‘cfv 6492  (class class class)co 7363  Basecbs 17177  distcds 17227  TarskiGcstrkg 28520  Itvcitv 28526  LineGclng 28527  pInvGcmir 28745

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2712  ax-rep 5206  ax-sep 5225  ax-nul 5235  ax-pow 5301  ax-pr 5369  ax-un 7685  ax-cnex 11092  ax-resscn 11093  ax-1cn 11094  ax-icn 11095  ax-addcl 11096  ax-addrcl 11097  ax-mulcl 11098  ax-mulrcl 11099  ax-mulcom 11100  ax-addass 11101  ax-mulass 11102  ax-distr 11103  ax-i2m1 11104  ax-1ne0 11105  ax-1rid 11106  ax-rnegex 11107  ax-rrecex 11108  ax-cnre 11109  ax-pre-lttri 11110  ax-pre-lttrn 11111  ax-pre-ltadd 11112  ax-pre-mulgt0 11113

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2719  df-cleq 2732  df-clel 2815  df-nfc 2889  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3055  df-rex 3065  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3393  df-v 3434  df-sbc 3731  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4269  df-if 4462  df-pw 4538  df-sn 4563  df-pr 4565  df-op 4569  df-uni 4846  df-int 4885  df-iun 4930  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5161  df-tr 5187  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7320  df-ov 7366  df-oprab 7367  df-mpo 7368  df-om 7814  df-1st 7938  df-2nd 7939  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-1o 8402  df-oadd 8406  df-er 8640  df-en 8891  df-dom 8892  df-sdom 8893  df-fin 8894  df-dju 9823  df-card 9861  df-pnf 11179  df-mnf 11180  df-xr 11181  df-ltxr 11182  df-le 11183  df-sub 11377  df-neg 11378  df-nn 12173  df-2 12242  df-n0 12436  df-xnn0 12509  df-z 12523  df-uz 12787  df-fz 13460  df-hash 14291  df-trkgc 28541  df-trkgb 28542  df-trkgcb 28543  df-trkg 28546  df-mir 28746

This theorem is referenced by:  symquadlem  28782  midexlem  28785