Theorem hlcgrex 29016

Description: Construct a point on a half-line, at a given distance of its origin. (Contributed by Thierry Arnoux, 1-Aug-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
ishlg.p	⊢ 𝑃 = (Base‘𝐺)
ishlg.i	⊢ 𝐼 = (Itv‘𝐺)
ishlg.k	⊢ 𝐾 = (hlG‘𝐺)
ishlg.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑃)
ishlg.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑃)
ishlg.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑃)
hlln.1	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG)
hltr.d	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ 𝑃)
hlcgrex.m	⊢ − = (dist‘𝐺)
hlcgrex.1	⊢ (𝜑 → 𝐷 ≠ 𝐴)
hlcgrex.2	⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐶)

Assertion

Ref	Expression
hlcgrex	⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ 𝑃 (𝑥(𝐾‘𝐴)𝐷 ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶)))

Distinct variable groups:   𝑥, −   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝐶   𝑥,𝐷   𝑥,𝐾   𝑥,𝐼   𝑥,𝑃   𝜑,𝑥

Allowed substitution hint:   𝐺(𝑥)

Proof of Theorem hlcgrex

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ishlg.p	. . . 4 ⊢ 𝑃 = (Base‘𝐺)
2		hlcgrex.m	. . . 4 ⊢ − = (dist‘𝐺)
3		ishlg.i	. . . 4 ⊢ 𝐼 = (Itv‘𝐺)
4		hlln.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG)
5	4	ad2antrr 739	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) → 𝐺 ∈ TarskiG)
6		simplr 781	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) → 𝑦 ∈ 𝑃)
7		ishlg.a	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑃)
8	7	ad2antrr 739	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) → 𝐴 ∈ 𝑃)
9		ishlg.b	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑃)
10	9	ad2antrr 739	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) → 𝐵 ∈ 𝑃)
11		ishlg.c	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑃)
12	11	ad2antrr 739	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) → 𝐶 ∈ 𝑃)
13	1, 2, 3, 5, 6, 8, 10, 12	axtgsegcon 28860	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) → ∃𝑥 ∈ 𝑃 (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶)))
14	5	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐺 ∈ TarskiG)
15	10	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐵 ∈ 𝑃)
16	12	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐶 ∈ 𝑃)
17		simplr 781	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝑥 ∈ 𝑃)
18	8	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐴 ∈ 𝑃)
19		simprr 785	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))
20	1, 2, 3, 14, 18, 17, 15, 16, 19	tgcgrcoml 28875	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → (𝑥 − 𝐴) = (𝐵 − 𝐶))
21	20	eqcomd 2766	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → (𝐵 − 𝐶) = (𝑥 − 𝐴))
22		hlcgrex.2	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐶)
23	22	ad4antr 745	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐵 ≠ 𝐶)
24	1, 2, 3, 14, 15, 16, 17, 18, 21, 23	tgcgrneq 28879	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝑥 ≠ 𝐴)
25		hlcgrex.1	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ≠ 𝐴)
26	25	ad4antr 745	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐷 ≠ 𝐴)
27	6	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝑦 ∈ 𝑃)
28		hltr.d	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ 𝑃)
29	28	ad4antr 745	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐷 ∈ 𝑃)
30		simpllr 788	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦))
31	30	simprd 501	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐴 ≠ 𝑦)
32	31	necomd 3010	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝑦 ≠ 𝐴)
33		simprl 783	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥))
34	30	simpld 500	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦))
35	1, 2, 3, 14, 29, 18, 27, 34	tgbtwncom 28885	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝐷))
36	1, 3, 14, 27, 18, 17, 29, 32, 33, 35	tgbtwnconn2 28973	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → (𝑥 ∈ (𝐴𝐼𝐷) ∨ 𝐷 ∈ (𝐴𝐼𝑥)))
37		ishlg.k	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 = (hlG‘𝐺)
38	1, 3, 37, 17, 29, 18, 14	ishlg 29002	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → (𝑥(𝐾‘𝐴)𝐷 ↔ (𝑥 ≠ 𝐴 ∧ 𝐷 ≠ 𝐴 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴𝐼𝐷) ∨ 𝐷 ∈ (𝐴𝐼𝑥)))))
39	24, 26, 36, 38	mpbir3and 1361	. . . . . 6 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → 𝑥(𝐾‘𝐴)𝐷)
40	39, 19	jca 521	. . . . 5 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))) → (𝑥(𝐾‘𝐴)𝐷 ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶)))
41	40	ex 418	. . . 4 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑃) → ((𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶)) → (𝑥(𝐾‘𝐴)𝐷 ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))))
42	41	reximdva 3175	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) → (∃𝑥 ∈ 𝑃 (𝐴 ∈ (𝑦𝐼𝑥) ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶)) → ∃𝑥 ∈ 𝑃 (𝑥(𝐾‘𝐴)𝐷 ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶))))
43	13, 42	mpd 16	. 2 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑃) ∧ (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦)) → ∃𝑥 ∈ 𝑃 (𝑥(𝐾‘𝐴)𝐷 ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶)))
44	1	fvexi 6887	. . . . 5 ⊢ 𝑃 ∈ V
45	44	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ V)
46	45, 9, 11, 22	nehash2 14587	. . 3 ⊢ (𝜑 → 2 ≤ (♯‘𝑃))
47	1, 2, 3, 4, 28, 7, 46	tgbtwndiff 28903	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑦 ∈ 𝑃 (𝐴 ∈ (𝐷𝐼𝑦) ∧ 𝐴 ≠ 𝑦))
48	43, 47	r19.29a 3170	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ 𝑃 (𝑥(𝐾‘𝐴)𝐷 ∧ (𝐴 − 𝑥) = (𝐵 − 𝐶)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2955  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   class class class wbr 5102  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408  Basecbs 17349  distcds 17399  TarskiGcstrkg 28823  Itvcitv 28829  hlGchlg 28997

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 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11228  ax-resscn 11229  ax-1cn 11230  ax-icn 11231  ax-addcl 11232  ax-addrcl 11233  ax-mulcl 11234  ax-mulrcl 11235  ax-mulcom 11236  ax-addass 11237  ax-mulass 11238  ax-distr 11239  ax-i2m1 11240  ax-1ne0 11241  ax-1rid 11242  ax-rnegex 11243  ax-rrecex 11244  ax-cnre 11245  ax-pre-lttri 11246  ax-pre-lttrn 11247  ax-pre-ltadd 11248  ax-pre-mulgt0 11249

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 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  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-pred 6293  df-ord 6354  df-on 6355  df-lim 6356  df-suc 6357  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8454  df-oadd 8458  df-er 8695  df-pm 8828  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-fin 8955  df-dju 9954  df-card 9992  df-pnf 11317  df-mnf 11318  df-xr 11319  df-ltxr 11320  df-le 11321  df-sub 11515  df-neg 11516  df-nn 12306  df-2 12375  df-3 12376  df-n0 12577  df-xnn0 12650  df-z 12664  df-uz 12936  df-fz 13610  df-fzo 13758  df-hash 14443  df-word 14627  df-concat 14684  df-s1 14711  df-s2 14967  df-s3 14968  df-trkgc 28844  df-trkgb 28845  df-trkgcb 28846  df-trkg 28849  df-cgrg 28908  df-hlg 28998

This theorem is used by:  hlcgreu  29018  trgcopy  29245  cgraswap  29261  cgracom  29263  cgratr  29264  zerocgra  29265  acopy  29275  acopyeu  29276  ragcgra  29277  tgaaddcpbllem1  29283  tgaaddcpbl  29286  angmgmaddeu1  29313  angmgmaddlid  29326  angmgmaddrid  29327  tgasa1  29337  tgaltai  29379