Theorem outsideofeu 36132

Description: Given a nondegenerate ray, there is a unique point congruent to the segment 𝐵𝐶 lying on the ray 𝐴𝑅. Theorem 6.11 of [Schwabhauser] p. 44. (Contributed by Scott Fenton, 23-Oct-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 19-Apr-2014.)

Assertion

Ref	Expression
outsideofeu	⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) → ∃!𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝐶   𝑥,𝑁   𝑥,𝑅

Proof of Theorem outsideofeu

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		segcon2 36106	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩))
2	1	adantr 480	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) → ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩))
3		simpl1 1192	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
4		simpl2l 1227	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
5		simpr 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁))
6		simpl2r 1228	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁))
7		broutsideof2 36123	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ↔ (𝑥 ≠ 𝐴 ∧ 𝑅 ≠ 𝐴 ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))))
8	3, 4, 5, 6, 7	syl13anc 1374	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ↔ (𝑥 ≠ 𝐴 ∧ 𝑅 ≠ 𝐴 ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))))
9	8	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → (𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ↔ (𝑥 ≠ 𝐴 ∧ 𝑅 ≠ 𝐴 ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))))
10		simp3 1139	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ≠ 𝐴 ∧ 𝑅 ≠ 𝐴 ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩)) → (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))
11		simpllr 776	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩)) → 𝐵 ≠ 𝐶)
12	11	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → 𝐵 ≠ 𝐶)
13		simprlr 780	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)
14		simp2l 1200	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
15	14	anim1i 615	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)))
16		simpl3 1194	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁)))
17		cgrdegen 36005	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩ → (𝐴 = 𝑥 ↔ 𝐵 = 𝐶)))
18	3, 15, 16, 17	syl3anc 1373	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩ → (𝐴 = 𝑥 ↔ 𝐵 = 𝐶)))
19	18	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → (⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩ → (𝐴 = 𝑥 ↔ 𝐵 = 𝐶)))
20	13, 19	mpd 15	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → (𝐴 = 𝑥 ↔ 𝐵 = 𝐶))
21	20	necon3bid 2985	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → (𝐴 ≠ 𝑥 ↔ 𝐵 ≠ 𝐶))
22	12, 21	mpbird 257	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → 𝐴 ≠ 𝑥)
23	22	necomd 2996	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → 𝑥 ≠ 𝐴)
24		simplll 775	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩)) → 𝑅 ≠ 𝐴)
25	24	adantl 481	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → 𝑅 ≠ 𝐴)
26		simprr 773	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))
27	23, 25, 26	3jca 1129	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))) → (𝑥 ≠ 𝐴 ∧ 𝑅 ≠ 𝐴 ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩)))
28	27	expr 456	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → ((𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩) → (𝑥 ≠ 𝐴 ∧ 𝑅 ≠ 𝐴 ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩))))
29	10, 28	impbid2 226	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → ((𝑥 ≠ 𝐴 ∧ 𝑅 ≠ 𝐴 ∧ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩)) ↔ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩)))
30	9, 29	bitrd 279	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → (𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ↔ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩)))
31		orcom 871	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩ ∨ 𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩) ↔ (𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩))
32	30, 31	bitrdi 287	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → (𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ↔ (𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩)))
33	32	expr 456	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) → (⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩ → (𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ↔ (𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩))))
34	33	pm5.32rd 578	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) → ((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ↔ ((𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))
35	34	an32s 652	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → ((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ↔ ((𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))
36	35	rexbidva 3177	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) → (∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝑅 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝑅⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))
37	2, 36	mpbird 257	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) → ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩))
38		simpl1 1192	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝑁 ∈ ℕ)
39		simpl2l 1227	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
40		simpl2r 1228	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁))
41		simpl3l 1229	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁))
42	39, 40, 41	3jca 1129	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)))
43		simpl3r 1230	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))
44		simprl 771	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁))
45		simprr 773	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))
46	43, 44, 45	3jca 1129	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁)))
47	38, 42, 46	3jca 1129	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))))
48		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩))) → ((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))
49		outsideofeq 36131	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → 𝑥 = 𝑦))
50	49	imp 406	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ ((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩))) → 𝑥 = 𝑦)
51	47, 48, 50	syl2an 596	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ ((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) ∧ ((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))) → 𝑥 = 𝑦)
52	51	an4s 660	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) ∧ ((𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))) → 𝑥 = 𝑦)
53	52	exp32 420	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) → ((𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → 𝑥 = 𝑦)))
54	53	ralrimivv 3200	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) → ∀𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)∀𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁)(((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → 𝑥 = 𝑦))
55		opeq1 4873	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ⟨𝑥, 𝑅⟩ = ⟨𝑦, 𝑅⟩)
56	55	breq2d 5155	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ↔ 𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩))
57		opeq2 4874	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ⟨𝐴, 𝑥⟩ = ⟨𝐴, 𝑦⟩)
58	57	breq1d 5153	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩ ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩))
59	56, 58	anbi12d 632	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ↔ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))
60	59	reu4 3737	. . 3 ⊢ (∃!𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ↔ (∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)∀𝑦 ∈ (𝔼‘𝑁)(((𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩) ∧ (𝐴OutsideOf⟨𝑦, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)) → 𝑥 = 𝑦)))
61	37, 54, 60	sylanbrc 583	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ (𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶)) → ∃!𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩))
62	61	ex 412	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑅 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((𝑅 ≠ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶) → ∃!𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴OutsideOf⟨𝑥, 𝑅⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐵, 𝐶⟩)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∨ wo 848   ∧ w3a 1087   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2940  ∀wral 3061  ∃wrex 3070  ∃!wreu 3378  ⟨cop 4632   class class class wbr 5143  ‘cfv 6561  ℕcn 12266  𝔼cee 28903   Btwn cbtwn 28904  Cgrccgr 28905  OutsideOfcoutsideof 36120

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-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-outsideof 36121

This theorem is referenced by: (None)