Theorem seglelin 37059

Description: Linearity law for segment comparison. Theorem 5.10 of [Schwabhauser] p. 42. (Contributed by Scott Fenton, 14-Oct-2013.)

Assertion

Ref	Expression
seglelin	⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (⟨𝐴, 𝐵⟩ Seg≤ ⟨𝐶, 𝐷⟩ ∨ ⟨𝐶, 𝐷⟩ Seg≤ ⟨𝐴, 𝐵⟩))

Proof of Theorem seglelin

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		segcon2 37048	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩))
2		andir 1026	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ↔ ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩)))
3		simpl1 1210	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
4		simpl2l 1245	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
5		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁))
6		simpl3 1212	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁)))
7		cgrcom 36933	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩ ↔ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩))
8	3, 4, 5, 6, 7	syl121anc 1403	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩ ↔ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩))
9	8	anbi2d 642	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → ((𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ↔ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩)))
10	9	orbi2d 929	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩)) ↔ ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩))))
11	2, 10	bitrid 286	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ↔ ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩))))
12	11	rexbidva 3188	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩))))
13		brsegle2 37052	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (⟨𝐴, 𝐵⟩ Seg≤ ⟨𝐶, 𝐷⟩ ↔ ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩)))
14		brsegle 37051	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (⟨𝐶, 𝐷⟩ Seg≤ ⟨𝐴, 𝐵⟩ ↔ ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩)))
15	14	3com23 1144	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (⟨𝐶, 𝐷⟩ Seg≤ ⟨𝐴, 𝐵⟩ ↔ ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩)))
16	13, 15	orbi12d 932	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((⟨𝐴, 𝐵⟩ Seg≤ ⟨𝐶, 𝐷⟩ ∨ ⟨𝐶, 𝐷⟩ Seg≤ ⟨𝐴, 𝐵⟩) ↔ (∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩))))
17		r19.43 3134	. . . 4 ⊢ (∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩)) ↔ (∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩)))
18	16, 17	bitr4di 292	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((⟨𝐴, 𝐵⟩ Seg≤ ⟨𝐶, 𝐷⟩ ∨ ⟨𝐶, 𝐷⟩ Seg≤ ⟨𝐴, 𝐵⟩) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ∨ (𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩ ∧ ⟨𝐶, 𝐷⟩Cgr⟨𝐴, 𝑥⟩))))
19	12, 18	bitr4d 285	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (∃𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝑥⟩ ∨ 𝑥 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩) ∧ ⟨𝐴, 𝑥⟩Cgr⟨𝐶, 𝐷⟩) ↔ (⟨𝐴, 𝐵⟩ Seg≤ ⟨𝐶, 𝐷⟩ ∨ ⟨𝐶, 𝐷⟩ Seg≤ ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
20	1, 19	mpbid 235	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (⟨𝐴, 𝐵⟩ Seg≤ ⟨𝐶, 𝐷⟩ ∨ ⟨𝐶, 𝐷⟩ Seg≤ ⟨𝐴, 𝐵⟩))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   ∈ wcel 2147  ∃wrex 3090  ⟨cop 4838   class class class wbr 5106  ‘cfv 6558  ℕcn 12362  𝔼cee 29495   Btwn cbtwn 29496  Cgrccgr 29497   Seg_≤ csegle 37049

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 7775  ax-inf2 9669  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-pre-sup 11305

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-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-se 5609  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 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-isom 6567  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-er 8745  df-map 8877  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-sup 9461  df-oi 9531  df-card 10047  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-div 12001  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-n0 12634  df-z 12721  df-uz 12993  df-rp 13148  df-ico 13509  df-icc 13510  df-fz 13667  df-fzo 13816  df-seq 14172  df-exp 14232  df-hash 14502  df-cj 15295  df-re 15296  df-im 15297  df-sqrt 15431  df-abs 15432  df-clim 15684  df-sum 15883  df-ee 29498  df-btwn 29499  df-cgr 29500  df-ofs 36926  df-colinear 36982  df-ifs 36983  df-cgr3 36984  df-fs 36985  df-segle 37050

This theorem is used by: (None)