Theorem elplng 28984

Description: Elementhood in the plane defined by a line 𝐴 and a point 𝑅. Definition 9.20 of [Schwabhauser] p. 74. (Contributed by Thierry Arnoux, 17-Jun-2026.)

Hypotheses

Ref	Expression
plngval.p	⊢ 𝑃 = (Base‘𝐺)
plngval.i	⊢ 𝐼 = (Itv‘𝐺)
plngval.1	⊢ 𝐿 = (LineG‘𝐺)
plngval.e	⊢ 𝐸 = (hlG‘𝐺)
plngval.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG)
elplng.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ran 𝐿)
elplng.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ (𝑃 ∖ 𝐴))
elplng.o	⊢ 𝑂 = {⟨𝑎, 𝑏⟩ ∣ ((𝑎 ∈ (𝑃 ∖ 𝐴) ∧ 𝑏 ∈ (𝑃 ∖ 𝐴)) ∧ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑎𝐼𝑏))}
elplng.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑃)

Assertion

Ref	Expression
elplng	⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴𝐸𝑅) ↔ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑎,𝑏,𝑡   𝑡,𝐺   𝐼,𝑎,𝑏   𝑃,𝑎,𝑏   𝑡,𝑅   𝑡,𝑋   𝜑,𝑡

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑎,𝑏)   𝑃(𝑡)   𝑅(𝑎,𝑏)   𝐸(𝑡,𝑎,𝑏)   𝐺(𝑎,𝑏)   𝐼(𝑡)   𝐿(𝑡,𝑎,𝑏)   𝑂(𝑡,𝑎,𝑏)   𝑋(𝑎,𝑏)

Proof of Theorem elplng

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		plngval.p	. . . . 5 ⊢ 𝑃 = (Base‘𝐺)
2		plngval.i	. . . . 5 ⊢ 𝐼 = (Itv‘𝐺)
3		plngval.1	. . . . 5 ⊢ 𝐿 = (LineG‘𝐺)
4		plngval.e	. . . . 5 ⊢ 𝐸 = (hlG‘𝐺)
5		plngval.g	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG)
6		elplng.a	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ran 𝐿)
7		elplng.r	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ (𝑃 ∖ 𝐴))
8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	plngval 28981	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴𝐸𝑅) = {𝑥 ∈ 𝑃 ∣ (𝑥 ∈ 𝐴 ∨ 𝑥((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑥𝐼𝑅))})
9	8	eleq2d 2848	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴𝐸𝑅) ↔ 𝑋 ∈ {𝑥 ∈ 𝑃 ∣ (𝑥 ∈ 𝐴 ∨ 𝑥((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑥𝐼𝑅))}))
10		eleq1 2850	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↔ 𝑋 ∈ 𝐴))
11		breq1 5103	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (𝑥((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ↔ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅))
12		oveq1 7403	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (𝑥𝐼𝑅) = (𝑋𝐼𝑅))
13	12	eleq2d 2848	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (𝑡 ∈ (𝑥𝐼𝑅) ↔ 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅)))
14	13	rexbidv 3186	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → (∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑥𝐼𝑅) ↔ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅)))
15	10, 11, 14	3orbi123d 1456	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑋 → ((𝑥 ∈ 𝐴 ∨ 𝑥((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑥𝐼𝑅)) ↔ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))))
16	15	elrab 3650	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ {𝑥 ∈ 𝑃 ∣ (𝑥 ∈ 𝐴 ∨ 𝑥((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑥𝐼𝑅))} ↔ (𝑋 ∈ 𝑃 ∧ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))))
17	9, 16	bitrdi 289	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴𝐸𝑅) ↔ (𝑋 ∈ 𝑃 ∧ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅)))))
18		elplng.x	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑃)
19	18	biantrurd 540	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅)) ↔ (𝑋 ∈ 𝑃 ∧ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅)))))
20	7	eldifbd 3917	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝑅 ∈ 𝐴)
21	20	anim1ci 625	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ 𝐴) → (¬ 𝑋 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑅 ∈ 𝐴))
22	21	biantrurd 540	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ 𝐴) → (∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅) ↔ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑅 ∈ 𝐴) ∧ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))))
23		eqid 2762	. . . . . . . 8 ⊢ (dist‘𝐺) = (dist‘𝐺)
24		elplng.o	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑂 = {⟨𝑎, 𝑏⟩ ∣ ((𝑎 ∈ (𝑃 ∖ 𝐴) ∧ 𝑏 ∈ (𝑃 ∖ 𝐴)) ∧ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑎𝐼𝑏))}
25	18	adantr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ 𝐴) → 𝑋 ∈ 𝑃)
26	7	eldifad 3916	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑃)
27	26	adantr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ 𝐴) → 𝑅 ∈ 𝑃)
28	1, 23, 2, 24, 25, 27	islnopp 28909	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ 𝐴) → (𝑋𝑂𝑅 ↔ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑅 ∈ 𝐴) ∧ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))))
29	22, 28	bitr4d 284	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ 𝐴) → (∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅) ↔ 𝑋𝑂𝑅))
30	29	orbi2d 926	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 ∈ 𝐴) → ((𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅)) ↔ (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅)))
31	30	pm5.74da 813	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((¬ 𝑋 ∈ 𝐴 → (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))) ↔ (¬ 𝑋 ∈ 𝐴 → (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅))))
32		df-or 859	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝐴 ∨ (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))) ↔ (¬ 𝑋 ∈ 𝐴 → (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))))
33		df-or 859	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝐴 ∨ (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅)) ↔ (¬ 𝑋 ∈ 𝐴 → (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅)))
34	31, 32, 33	3bitr4g 316	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 ∈ 𝐴 ∨ (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))) ↔ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅))))
35		3orass 1101	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅)) ↔ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅))))
36		3orass 1101	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅) ↔ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ (𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅)))
37	34, 35, 36	3bitr4g 316	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ ∃𝑡 ∈ 𝐴 𝑡 ∈ (𝑋𝐼𝑅)) ↔ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅)))
38	17, 19, 37	3bitr2d 309	1 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴𝐸𝑅) ↔ (𝑋 ∈ 𝐴 ∨ 𝑋((hpG‘𝐺)‘𝐴)𝑅 ∨ 𝑋𝑂𝑅)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   ∨ wo 858   ∨ w3o 1097   = wceq 1560   ∈ wcel 2142  ∃wrex 3086  {crab 3414   ∖ cdif 3901   class class class wbr 5100  {copab 5162  ran crn 5648  ‘cfv 6521  (class class class)co 7396  Basecbs 17245  distcds 17295  TarskiGcstrkg 28593  Itvcitv 28599  LineGclng 28600  hpGchpg 28927  hlGcplng 28977

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1815  ax-4 1829  ax-5 1930  ax-6 1987  ax-7 2028  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5227  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5322  ax-pr 5390  ax-un 7718

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1099  df-3an 1100  df-tru 1563  df-fal 1573  df-ex 1800  df-nf 1804  df-sb 2091  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3456  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-nul 4286  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-id 5542  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-iota 6477  df-fun 6523  df-fn 6524  df-f 6525  df-f1 6526  df-fo 6527  df-f1o 6528  df-fv 6529  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-plng 28978

This theorem is referenced by:  elplngid  28986  elplnglnid  28987  lnincplng  28988  plngrotlem2  28992