Theorem hilbert1.2 36743

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 669	. . . . 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 783	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))) → 𝑥 ∈ LinesEE)
3		simprr 785	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))) → (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))
4		simpl 488	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))) → 𝑃 ≠ 𝑄)
5		linethru 36741	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ 𝑃 ≠ 𝑄) → 𝑥 = (𝑃Line𝑄))
6	2, 3, 4, 5	syl3anc 1398	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))) → 𝑥 = (𝑃Line𝑄))
7	6	ex 418	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥)) → 𝑥 = (𝑃Line𝑄)))
8		simprl 783	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑦 ∈ LinesEE)
9		simprr 785	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))
10		simpl 488	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑃 ≠ 𝑄)
11		linethru 36741	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦) ∧ 𝑃 ≠ 𝑄) → 𝑦 = (𝑃Line𝑄))
12	8, 9, 10, 11	syl3anc 1398	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ≠ 𝑄 ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑦 = (𝑃Line𝑄))
13	12	ex 418	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ((𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)) → 𝑦 = (𝑃Line𝑄)))
14	7, 13	anim12d 621	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → (((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥)) ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → (𝑥 = (𝑃Line𝑄) ∧ 𝑦 = (𝑃Line𝑄))))
15		eqtr3 2784	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 = (𝑃Line𝑄) ∧ 𝑦 = (𝑃Line𝑄)) → 𝑥 = 𝑦)
16	14, 15	syl6 36	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → (((𝑥 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥)) ∧ (𝑦 ∈ LinesEE ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑥 = 𝑦))
17	1, 16	biimtrid 245	. . . 4 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → (((𝑥 ∈ LinesEE ∧ 𝑦 ∈ LinesEE) ∧ ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦))) → 𝑥 = 𝑦))
18	17	expd 421	. . 3 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ((𝑥 ∈ LinesEE ∧ 𝑦 ∈ LinesEE) → (((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦)))
19	18	ralrimivv 3205	. 2 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ∀𝑥 ∈ LinesEE ∀𝑦 ∈ LinesEE (((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ∧ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦))
20		eleq2w 2846	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑃 ∈ 𝑥 ↔ 𝑃 ∈ 𝑦))
21		eleq2w 2846	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑄 ∈ 𝑥 ↔ 𝑄 ∈ 𝑦))
22	20, 21	anbi12d 644	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥) ↔ (𝑃 ∈ 𝑦 ∧ 𝑄 ∈ 𝑦)))
23	22	rmo4 3691	. 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 237	1 ⊢ (𝑃 ≠ 𝑄 → ∃*𝑥 ∈ LinesEE (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑄 ∈ 𝑥))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2957  ∀wral 3078  ∃*wrmo 3366  (class class class)co 7417  Linecline2 36722  LinesEEclines2 36724

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 2215  ax-ext 2734  ax-rep 5236  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7740  ax-inf2 9624  ax-cnex 11184  ax-resscn 11185  ax-1cn 11186  ax-icn 11187  ax-addcl 11188  ax-addrcl 11189  ax-mulcl 11190  ax-mulrcl 11191  ax-mulcom 11192  ax-addass 11193  ax-mulass 11194  ax-distr 11195  ax-i2m1 11196  ax-1ne0 11197  ax-1rid 11198  ax-rnegex 11199  ax-rrecex 11200  ax-cnre 11201  ax-pre-lttri 11202  ax-pre-lttrn 11203  ax-pre-ltadd 11204  ax-pre-mulgt0 11205  ax-pre-sup 11206

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 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7374  df-ov 7420  df-oprab 7421  df-mpo 7422  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-er 8700  df-ec 8702  df-map 8832  df-en 8957  df-dom 8958  df-sdom 8959  df-fin 8960  df-sup 9416  df-oi 9486  df-card 9948  df-pnf 11273  df-mnf 11274  df-xr 11275  df-ltxr 11276  df-le 11277  df-sub 11471  df-neg 11472  df-div 11900  df-nn 12262  df-2 12331  df-3 12332  df-n0 12533  df-z 12620  df-uz 12892  df-rp 13047  df-ico 13408  df-icc 13409  df-fz 13566  df-fzo 13714  df-seq 14070  df-exp 14130  df-hash 14399  df-cj 15190  df-re 15191  df-im 15192  df-sqrt 15326  df-abs 15327  df-clim 15579  df-sum 15778  df-ee 29355  df-btwn 29356  df-cgr 29357  df-ofs 36571  df-colinear 36627  df-ifs 36628  df-cgr3 36629  df-fs 36630  df-line2 36725  df-lines2 36727

This theorem is used by:  linethrueu  36744