Theorem hilbert1.2 36156

Description: There is at most one line through any two distinct points. Hilbert's axiom I.2 for geometry. (Contributed by Scott Fenton, 29-Oct-2013.) (Revised by NM, 17-Jun-2017.)

Assertion

Ref	Expression
hilbert1.2	⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ∃*𝑥 ∈ LinesEE (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑃   𝑥,𝑄

Proof of Theorem hilbert1.2

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		an4 656	. . . . 5 ⊢ (((𝑥 ∈ LinesEE ∧ 𝑦 ∈ LinesEE) ∧ ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) ↔ ((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥)) ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))))
2		simprl 771	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))) → 𝑥 ∈ LinesEE)
3		simprr 773	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))) → (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))
4		simpl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))) → 𝑃 ≠ 𝑄)
5		linethru 36154	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ 𝑃 ≠ 𝑄) → 𝑥 = (𝑃Line𝑄))
6	2, 3, 4, 5	syl3anc 1373	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))) → 𝑥 = (𝑃Line𝑄))
7	6	ex 412	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥)) → 𝑥 = (𝑃Line𝑄)))
8		simprl 771	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑦 ∈ LinesEE)
9		simprr 773	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))
10		simpl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑃 ≠ 𝑄)
11		linethru 36154	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦) ∧ 𝑃 ≠ 𝑄) → 𝑦 = (𝑃Line𝑄))
12	8, 9, 10, 11	syl3anc 1373	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑦 = (𝑃Line𝑄))
13	12	ex 412	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ((𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)) → 𝑦 = (𝑃Line𝑄)))
14	7, 13	anim12d 609	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → (((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥)) ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → (𝑥 = (𝑃Line𝑄) ∧ 𝑦 = (𝑃Line𝑄))))
15		eqtr3 2763	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 = (𝑃Line𝑄) ∧ 𝑦 = (𝑃Line𝑄)) → 𝑥 = 𝑦)
16	14, 15	syl6 35	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → (((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥)) ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑥 = 𝑦))
17	1, 16	biimtrid 242	. . . 4 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → (((𝑥 ∈ LinesEE ∧ 𝑦 ∈ LinesEE) ∧ ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑥 = 𝑦))
18	17	expd 415	. . 3 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ((𝑥 ∈ LinesEE ∧ 𝑦 ∈ LinesEE) → (((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦)))
19	18	ralrimivv 3200	. 2 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ∀𝑥 ∈ LinesEE ∀𝑦 ∈ LinesEE (((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦))
20		eleq2w 2825	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑃 ∈ 𝑥 ↔ 𝑃 ∈ 𝑦))
21		eleq2w 2825	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑄 ∈ 𝑥 ↔ 𝑄 ∈ 𝑦))
22	20, 21	anbi12d 632	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ↔ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)))
23	22	rmo4 3736	. 2 ⊢ (∃*𝑥 ∈ LinesEE (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ LinesEE ∀𝑦 ∈ LinesEE (((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦))
24	19, 23	sylibr 234	1 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ∃*𝑥 ∈ LinesEE (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2940  ∀wral 3061  ∃*wrmo 3379  (class class class)co 7431  Linecline2 36135  LinesEEclines2 36137

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-er 8745  df-ec 8747  df-map 8868  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-sup 9482  df-oi 9550  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-rp 13035  df-ico 13393  df-icc 13394  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14370  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-clim 15524  df-sum 15723  df-ee 28906  df-btwn 28907  df-cgr 28908  df-ofs 35984  df-colinear 36040  df-ifs 36041  df-cgr3 36042  df-fs 36043  df-line2 36138  df-lines2 36140

This theorem is referenced by:  linethrueu  36157