Theorem lmif 29317

Description: Line mirror as a function. (Contributed by Thierry Arnoux, 11-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
ismid.p	⊢ 𝑃 = (Base‘𝐺)
ismid.d	⊢ − = (dist‘𝐺)
ismid.i	⊢ 𝐼 = (Itv‘𝐺)
ismid.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG)
ismid.1	⊢ (𝜑 → 𝐺DimTarskiG≥2)
lmif.m	⊢ 𝑀 = ((lInvG‘𝐺)‘𝐷)
lmif.l	⊢ 𝐿 = (LineG‘𝐺)
lmif.d	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ran 𝐿)

Assertion

Ref	Expression
lmif	⊢ (𝜑 → 𝑀:𝑃⟶𝑃)

Proof of Theorem lmif

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑔 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lmif.m	. . 3 ⊢ 𝑀 = ((lInvG‘𝐺)‘𝐷)
2		df-lmi 29307	. . . . 5 ⊢ lInvG = (𝑔 ∈ V ↦ (𝑑 ∈ ran (LineG‘𝑔) ↦ (𝑎 ∈ (Base‘𝑔) ↦ (℩𝑏 ∈ (Base‘𝑔)((𝑎(midG‘𝑔)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝑔)(𝑎(LineG‘𝑔)𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))))
3		fveq2 6905	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (LineG‘𝑔) = (LineG‘𝐺))
4		lmif.l	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐿 = (LineG‘𝐺)
5	3, 4	eqtr4di 2816	. . . . . . 7 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (LineG‘𝑔) = 𝐿)
6	5	rneqd 5926	. . . . . 6 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → ran (LineG‘𝑔) = ran 𝐿)
7		fveq2 6905	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (Base‘𝑔) = (Base‘𝐺))
8		ismid.p	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑃 = (Base‘𝐺)
9	7, 8	eqtr4di 2816	. . . . . . 7 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (Base‘𝑔) = 𝑃)
10		fveq2 6905	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (midG‘𝑔) = (midG‘𝐺))
11	10	oveqd 7457	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (𝑎(midG‘𝑔)𝑏) = (𝑎(midG‘𝐺)𝑏))
12	11	eleq1d 2849	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → ((𝑎(midG‘𝑔)𝑏) ∈ 𝑑 ↔ (𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑))
13		eqidd 2764	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → 𝑑 = 𝑑)
14		fveq2 6905	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (⟂G‘𝑔) = (⟂G‘𝐺))
15	5	oveqd 7457	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (𝑎(LineG‘𝑔)𝑏) = (𝑎𝐿𝑏))
16	13, 14, 15	breq123d 5120	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (𝑑(⟂G‘𝑔)(𝑎(LineG‘𝑔)𝑏) ↔ 𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏)))
17	16	orbi1d 930	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → ((𝑑(⟂G‘𝑔)(𝑎(LineG‘𝑔)𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏) ↔ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))
18	12, 17	anbi12d 644	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (((𝑎(midG‘𝑔)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝑔)(𝑎(LineG‘𝑔)𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)) ↔ ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))
19	9, 18	riotaeqbidv 7400	. . . . . . 7 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (℩𝑏 ∈ (Base‘𝑔)((𝑎(midG‘𝑔)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝑔)(𝑎(LineG‘𝑔)𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))) = (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))
20	9, 19	mpteq12dv 5195	. . . . . 6 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (𝑎 ∈ (Base‘𝑔) ↦ (℩𝑏 ∈ (Base‘𝑔)((𝑎(midG‘𝑔)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝑔)(𝑎(LineG‘𝑔)𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))) = (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))))
21	6, 20	mpteq12dv 5195	. . . . 5 ⊢ (𝑔 = 𝐺 → (𝑑 ∈ ran (LineG‘𝑔) ↦ (𝑎 ∈ (Base‘𝑔) ↦ (℩𝑏 ∈ (Base‘𝑔)((𝑎(midG‘𝑔)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝑔)(𝑎(LineG‘𝑔)𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))) = (𝑑 ∈ ran 𝐿 ↦ (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))))
22		ismid.g	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ TarskiG)
23	22	elexd 3477	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ V)
24	4	fvexi 6919	. . . . . . 7 ⊢ 𝐿 ∈ V
25		rnexg 7935	. . . . . . 7 ⊢ (𝐿 ∈ V → ran 𝐿 ∈ V)
26		mptexg 7247	. . . . . . 7 ⊢ (ran 𝐿 ∈ V → (𝑑 ∈ ran 𝐿 ↦ (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))) ∈ V)
27	24, 25, 26	mp2b 10	. . . . . 6 ⊢ (𝑑 ∈ ran 𝐿 ↦ (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))) ∈ V
28	27	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑑 ∈ ran 𝐿 ↦ (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))) ∈ V)
29	2, 21, 23, 28	fvmptd3 7037	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (lInvG‘𝐺) = (𝑑 ∈ ran 𝐿 ↦ (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))))
30		eleq2 2853	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑑 = 𝐷 → ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ↔ (𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷))
31		breq1 5109	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑑 = 𝐷 → (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ↔ 𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏)))
32	31	orbi1d 930	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑑 = 𝐷 → ((𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏) ↔ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))
33	30, 32	anbi12d 644	. . . . . . 7 ⊢ (𝑑 = 𝐷 → (((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)) ↔ ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))
34	33	riotabidv 7399	. . . . . 6 ⊢ (𝑑 = 𝐷 → (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))) = (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))))
35	34	mpteq2dv 5202	. . . . 5 ⊢ (𝑑 = 𝐷 → (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))) = (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))))
36	35	adantl 487	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑑 = 𝐷) → (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝑑 ∧ (𝑑(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))) = (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))))
37		lmif.d	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ran 𝐿)
38	8	fvexi 6919	. . . . . 6 ⊢ 𝑃 ∈ V
39	38	mptex 7249	. . . . 5 ⊢ (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))) ∈ V
40	39	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))) ∈ V)
41	29, 36, 37, 40	fvmptd 7021	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((lInvG‘𝐺)‘𝐷) = (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))))
42	1, 41	eqtrid 2810	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑀 = (𝑎 ∈ 𝑃 ↦ (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))))
43		ismid.d	. . . 4 ⊢ − = (dist‘𝐺)
44		ismid.i	. . . 4 ⊢ 𝐼 = (Itv‘𝐺)
45	22	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃) → 𝐺 ∈ TarskiG)
46		ismid.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐺DimTarskiG≥2)
47	46	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃) → 𝐺DimTarskiG≥2)
48	37	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃) → 𝐷 ∈ ran 𝐿)
49		simpr 490	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃) → 𝑎 ∈ 𝑃)
50	8, 43, 44, 45, 47, 4, 48, 49	lmieu 29316	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃) → ∃!𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)))
51		riotacl 7414	. . 3 ⊢ (∃!𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏)) → (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))) ∈ 𝑃)
52	50, 51	syl 18	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ 𝑃) → (℩𝑏 ∈ 𝑃 ((𝑎(midG‘𝐺)𝑏) ∈ 𝐷 ∧ (𝐷(⟂G‘𝐺)(𝑎𝐿𝑏) ∨ 𝑎 = 𝑏))) ∈ 𝑃)
53	42, 52	fmpt3d 7137	1 ⊢ (𝜑 → 𝑀:𝑃⟶𝑃)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∃!wreu 3367  Vcvv 3454   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  ran crn 5656  ⟶wf 6551  ‘cfv 6555  ℩crio 7396  (class class class)co 7440  2c2 12421  Basecbs 17413  distcds 17463  TarskiGcstrkg 28916  Dim_TarskiG≥cstrkgld 28920  Itvcitv 28922  LineGclng 28923  ⟂Gcperpg 29197  midGcmid 29304  lInvGclmi 29305

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-oadd 8505  df-er 8742  df-map 8874  df-pm 8875  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-dju 10006  df-card 10044  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-n0 12631  df-xnn0 12704  df-z 12718  df-uz 12990  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-hash 14499  df-word 14683  df-concat 14740  df-s1 14767  df-s2 15024  df-s3 15025  df-trkgc 28937  df-trkgb 28938  df-trkgcb 28939  df-trkgld 28941  df-trkg 28942  df-cgrg 29001  df-leg 29073  df-mir 29152  df-rag 29196  df-perpg 29198  df-mid 29306  df-lmi 29307

This theorem is used by:  lmicl  29318  lmif1o  29327