Theorem itsclinecirc0 48507

Description: The intersection points of a line through two different points 𝑌 and 𝑍 and a circle around the origin, using the definition of a line in a two dimensional Euclidean space. (Contributed by AV, 25-Feb-2023.) (Proof shortened by AV, 16-May-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
itsclc0.i	⊢ 𝐼 = {1, 2}
itsclc0.e	⊢ 𝐸 = (ℝ^‘𝐼)
itsclc0.p	⊢ 𝑃 = (ℝ ↑m 𝐼)
itsclc0.s	⊢ 𝑆 = (Sphere‘𝐸)
itsclc0.0	⊢ 0 = (𝐼 × {0})
itsclc0.q	⊢ 𝑄 = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))
itsclc0.d	⊢ 𝐷 = (((𝑅↑2) · 𝑄) − (𝐶↑2))
itsclinecirc0.l	⊢ 𝐿 = (LineM‘𝐸)
itsclinecirc0.a	⊢ 𝐴 = ((𝑌‘2) − (𝑍‘2))
itsclinecirc0.b	⊢ 𝐵 = ((𝑍‘1) − (𝑌‘1))
itsclinecirc0.c	⊢ 𝐶 = (((𝑌‘2) · (𝑍‘1)) − ((𝑌‘1) · (𝑍‘2)))

Assertion

Ref	Expression
itsclinecirc0	⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → ((𝑋 ∈ ( 0 𝑆𝑅) ∧ 𝑋 ∈ (𝑌𝐿𝑍)) → (((𝑋‘1) = (((𝐴 · 𝐶) + (𝐵 · (√‘𝐷))) / 𝑄) ∧ (𝑋‘2) = (((𝐵 · 𝐶) − (𝐴 · (√‘𝐷))) / 𝑄)) ∨ ((𝑋‘1) = (((𝐴 · 𝐶) − (𝐵 · (√‘𝐷))) / 𝑄) ∧ (𝑋‘2) = (((𝐵 · 𝐶) + (𝐴 · (√‘𝐷))) / 𝑄)))))

Proof of Theorem itsclinecirc0

Dummy variable 𝑝 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		itsclc0.i	. . . . . 6 ⊢ 𝐼 = {1, 2}
2		itsclc0.e	. . . . . 6 ⊢ 𝐸 = (ℝ^‘𝐼)
3		itsclc0.p	. . . . . 6 ⊢ 𝑃 = (ℝ ↑m 𝐼)
4		itsclinecirc0.l	. . . . . 6 ⊢ 𝐿 = (LineM‘𝐸)
5		itsclinecirc0.a	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 = ((𝑌‘2) − (𝑍‘2))
6		itsclinecirc0.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = ((𝑍‘1) − (𝑌‘1))
7		itsclinecirc0.c	. . . . . 6 ⊢ 𝐶 = (((𝑌‘2) · (𝑍‘1)) − ((𝑌‘1) · (𝑍‘2)))
8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	rrx2linest2 48478	. . . . 5 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → (𝑌𝐿𝑍) = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((𝐴 · (𝑝‘1)) + (𝐵 · (𝑝‘2))) = 𝐶})
9	8	adantr 480	. . . 4 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → (𝑌𝐿𝑍) = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((𝐴 · (𝑝‘1)) + (𝐵 · (𝑝‘2))) = 𝐶})
10	9	eleq2d 2830	. . 3 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → (𝑋 ∈ (𝑌𝐿𝑍) ↔ 𝑋 ∈ {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((𝐴 · (𝑝‘1)) + (𝐵 · (𝑝‘2))) = 𝐶}))
11	10	anbi2d 629	. 2 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → ((𝑋 ∈ ( 0 𝑆𝑅) ∧ 𝑋 ∈ (𝑌𝐿𝑍)) ↔ (𝑋 ∈ ( 0 𝑆𝑅) ∧ 𝑋 ∈ {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((𝐴 · (𝑝‘1)) + (𝐵 · (𝑝‘2))) = 𝐶})))
12	1, 3	rrx2pyel 48446	. . . . . . 7 ⊢ (𝑌 ∈ 𝑃 → (𝑌‘2) ∈ ℝ)
13	12	3ad2ant1 1133	. . . . . 6 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → (𝑌‘2) ∈ ℝ)
14	1, 3	rrx2pyel 48446	. . . . . . 7 ⊢ (𝑍 ∈ 𝑃 → (𝑍‘2) ∈ ℝ)
15	14	3ad2ant2 1134	. . . . . 6 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → (𝑍‘2) ∈ ℝ)
16	13, 15	resubcld 11718	. . . . 5 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → ((𝑌‘2) − (𝑍‘2)) ∈ ℝ)
17	5, 16	eqeltrid 2848	. . . 4 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → 𝐴 ∈ ℝ)
18	17	adantr 480	. . 3 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → 𝐴 ∈ ℝ)
19	1, 3	rrx2pxel 48445	. . . . . . 7 ⊢ (𝑍 ∈ 𝑃 → (𝑍‘1) ∈ ℝ)
20	19	3ad2ant2 1134	. . . . . 6 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → (𝑍‘1) ∈ ℝ)
21	1, 3	rrx2pxel 48445	. . . . . . 7 ⊢ (𝑌 ∈ 𝑃 → (𝑌‘1) ∈ ℝ)
22	21	3ad2ant1 1133	. . . . . 6 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → (𝑌‘1) ∈ ℝ)
23	20, 22	resubcld 11718	. . . . 5 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → ((𝑍‘1) − (𝑌‘1)) ∈ ℝ)
24	6, 23	eqeltrid 2848	. . . 4 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → 𝐵 ∈ ℝ)
25	24	adantr 480	. . 3 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → 𝐵 ∈ ℝ)
26	13, 20	remulcld 11320	. . . . . 6 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → ((𝑌‘2) · (𝑍‘1)) ∈ ℝ)
27	22, 15	remulcld 11320	. . . . . 6 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → ((𝑌‘1) · (𝑍‘2)) ∈ ℝ)
28	26, 27	resubcld 11718	. . . . 5 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → (((𝑌‘2) · (𝑍‘1)) − ((𝑌‘1) · (𝑍‘2))) ∈ ℝ)
29	7, 28	eqeltrid 2848	. . . 4 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → 𝐶 ∈ ℝ)
30	29	adantr 480	. . 3 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → 𝐶 ∈ ℝ)
31	1, 3, 6, 5	rrx2pnedifcoorneorr 48451	. . . . 5 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → (𝐵 ≠ 0 ∨ 𝐴 ≠ 0))
32	31	orcomd 870	. . . 4 ⊢ ((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) → (𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0))
33	32	adantr 480	. . 3 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → (𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0))
34		simpr 484	. . 3 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷))
35		itsclc0.s	. . . 4 ⊢ 𝑆 = (Sphere‘𝐸)
36		itsclc0.0	. . . 4 ⊢ 0 = (𝐼 × {0})
37		itsclc0.q	. . . 4 ⊢ 𝑄 = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))
38		itsclc0.d	. . . 4 ⊢ 𝐷 = (((𝑅↑2) · 𝑄) − (𝐶↑2))
39		eqid 2740	. . . 4 ⊢ {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((𝐴 · (𝑝‘1)) + (𝐵 · (𝑝‘2))) = 𝐶} = {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((𝐴 · (𝑝‘1)) + (𝐵 · (𝑝‘2))) = 𝐶}
40	1, 2, 3, 35, 36, 37, 38, 39	itsclc0 48505	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ∧ 𝐶 ∈ ℝ) ∧ (𝐴 ≠ 0 ∨ 𝐵 ≠ 0) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → ((𝑋 ∈ ( 0 𝑆𝑅) ∧ 𝑋 ∈ {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((𝐴 · (𝑝‘1)) + (𝐵 · (𝑝‘2))) = 𝐶}) → (((𝑋‘1) = (((𝐴 · 𝐶) + (𝐵 · (√‘𝐷))) / 𝑄) ∧ (𝑋‘2) = (((𝐵 · 𝐶) − (𝐴 · (√‘𝐷))) / 𝑄)) ∨ ((𝑋‘1) = (((𝐴 · 𝐶) − (𝐵 · (√‘𝐷))) / 𝑄) ∧ (𝑋‘2) = (((𝐵 · 𝐶) + (𝐴 · (√‘𝐷))) / 𝑄)))))
41	18, 25, 30, 33, 34, 40	syl311anc 1384	. 2 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → ((𝑋 ∈ ( 0 𝑆𝑅) ∧ 𝑋 ∈ {𝑝 ∈ 𝑃 ∣ ((𝐴 · (𝑝‘1)) + (𝐵 · (𝑝‘2))) = 𝐶}) → (((𝑋‘1) = (((𝐴 · 𝐶) + (𝐵 · (√‘𝐷))) / 𝑄) ∧ (𝑋‘2) = (((𝐵 · 𝐶) − (𝐴 · (√‘𝐷))) / 𝑄)) ∨ ((𝑋‘1) = (((𝐴 · 𝐶) − (𝐵 · (√‘𝐷))) / 𝑄) ∧ (𝑋‘2) = (((𝐵 · 𝐶) + (𝐴 · (√‘𝐷))) / 𝑄)))))
42	11, 41	sylbid 240	1 ⊢ (((𝑌 ∈ 𝑃 ∧ 𝑍 ∈ 𝑃 ∧ 𝑌 ≠ 𝑍) ∧ (𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 0 ≤ 𝐷)) → ((𝑋 ∈ ( 0 𝑆𝑅) ∧ 𝑋 ∈ (𝑌𝐿𝑍)) → (((𝑋‘1) = (((𝐴 · 𝐶) + (𝐵 · (√‘𝐷))) / 𝑄) ∧ (𝑋‘2) = (((𝐵 · 𝐶) − (𝐴 · (√‘𝐷))) / 𝑄)) ∨ ((𝑋‘1) = (((𝐴 · 𝐶) − (𝐵 · (√‘𝐷))) / 𝑄) ∧ (𝑋‘2) = (((𝐵 · 𝐶) + (𝐴 · (√‘𝐷))) / 𝑄)))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 846   ∧ w3a 1087   = wceq 1537   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2946  {crab 3443  {csn 4648  {cpr 4650   class class class wbr 5166   × cxp 5698  ‘cfv 6573  (class class class)co 7448   ↑_m cmap 8884  ℝcr 11183  0cc0 11184  1c1 11185   + caddc 11187   · cmul 11189   ≤ cle 11325   − cmin 11520   / cdiv 11947  2c2 12348  ℝ⁺crp 13057  ↑cexp 14112  √csqrt 15282  ℝ^crrx 25436  Line_Mcline 48461  Spherecsph 48462

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-inf2 9710  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261  ax-pre-sup 11262  ax-addf 11263  ax-mulf 11264

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-tp 4653  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-se 5653  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-isom 6582  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-of 7714  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-supp 8202  df-tpos 8267  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-2o 8523  df-er 8763  df-map 8886  df-ixp 8956  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-fsupp 9432  df-sup 9511  df-oi 9579  df-card 10008  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-div 11948  df-nn 12294  df-2 12356  df-3 12357  df-4 12358  df-5 12359  df-6 12360  df-7 12361  df-8 12362  df-9 12363  df-n0 12554  df-z 12640  df-dec 12759  df-uz 12904  df-rp 13058  df-xneg 13175  df-xadd 13176  df-xmul 13177  df-ico 13413  df-icc 13414  df-fz 13568  df-fzo 13712  df-seq 14053  df-exp 14113  df-hash 14380  df-cj 15148  df-re 15149  df-im 15150  df-sqrt 15284  df-abs 15285  df-clim 15534  df-sum 15735  df-struct 17194  df-sets 17211  df-slot 17229  df-ndx 17241  df-base 17259  df-ress 17288  df-plusg 17324  df-mulr 17325  df-starv 17326  df-sca 17327  df-vsca 17328  df-ip 17329  df-tset 17330  df-ple 17331  df-ds 17333  df-unif 17334  df-hom 17335  df-cco 17336  df-0g 17501  df-gsum 17502  df-prds 17507  df-pws 17509  df-mgm 18678  df-sgrp 18757  df-mnd 18773  df-mhm 18818  df-grp 18976  df-minusg 18977  df-sbg 18978  df-subg 19163  df-ghm 19253  df-cntz 19357  df-cmn 19824  df-abl 19825  df-mgp 20162  df-rng 20180  df-ur 20209  df-ring 20262  df-cring 20263  df-oppr 20360  df-dvdsr 20383  df-unit 20384  df-invr 20414  df-dvr 20427  df-rhm 20498  df-subrng 20572  df-subrg 20597  df-drng 20753  df-field 20754  df-staf 20862  df-srng 20863  df-lmod 20882  df-lss 20953  df-sra 21195  df-rgmod 21196  df-xmet 21380  df-met 21381  df-cnfld 21388  df-refld 21646  df-dsmm 21775  df-frlm 21790  df-nm 24616  df-tng 24618  df-tcph 25222  df-rrx 25438  df-ehl 25439  df-line 48463  df-sph 48464

This theorem is referenced by: (None)