Theorem seglelin 33135

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 33124	. 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 992	. . . . 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 1172	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
4		simpl2l 1207	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
5		simpr 477	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑥 ∈ (𝔼‘𝑁))
6		simpl3 1174	. . . . . . . 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 33009	. . . . . . . 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 1356	. . . . . . 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 620	. . . . . 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 900	. . . . 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	syl5bb 275	. . . 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 3234	. . 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 33128	. . . . 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 33127	. . . . . 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 1107	. . . . 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 903	. . . 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 3285	. . . 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	syl6bbr 281	. . 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 274	. 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 224	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⟩))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 387   ∨ wo 834   ∧ w3a 1069   ∈ wcel 2051  ∃wrex 3082  ⟨cop 4441   class class class wbr 4925  ‘cfv 6185  ℕcn 11437  𝔼cee 26392   Btwn cbtwn 26393  Cgrccgr 26394   Seg_≤ csegle 33125

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1759  ax-4 1773  ax-5 1870  ax-6 1929  ax-7 1966  ax-8 2053  ax-9 2060  ax-10 2080  ax-11 2094  ax-12 2107  ax-13 2302  ax-ext 2743  ax-rep 5045  ax-sep 5056  ax-nul 5063  ax-pow 5115  ax-pr 5182  ax-un 7277  ax-inf2 8896  ax-cnex 10389  ax-resscn 10390  ax-1cn 10391  ax-icn 10392  ax-addcl 10393  ax-addrcl 10394  ax-mulcl 10395  ax-mulrcl 10396  ax-mulcom 10397  ax-addass 10398  ax-mulass 10399  ax-distr 10400  ax-i2m1 10401  ax-1ne0 10402  ax-1rid 10403  ax-rnegex 10404  ax-rrecex 10405  ax-cnre 10406  ax-pre-lttri 10407  ax-pre-lttrn 10408  ax-pre-ltadd 10409  ax-pre-mulgt0 10410  ax-pre-sup 10411

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 835  df-3or 1070  df-3an 1071  df-tru 1511  df-fal 1521  df-ex 1744  df-nf 1748  df-sb 2017  df-mo 2548  df-eu 2585  df-clab 2752  df-cleq 2764  df-clel 2839  df-nfc 2911  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3086  df-rex 3087  df-reu 3088  df-rmo 3089  df-rab 3090  df-v 3410  df-sbc 3675  df-csb 3780  df-dif 3825  df-un 3827  df-in 3829  df-ss 3836  df-pss 3838  df-nul 4173  df-if 4345  df-pw 4418  df-sn 4436  df-pr 4438  df-tp 4440  df-op 4442  df-uni 4709  df-int 4746  df-iun 4790  df-br 4926  df-opab 4988  df-mpt 5005  df-tr 5027  df-id 5308  df-eprel 5313  df-po 5322  df-so 5323  df-fr 5362  df-se 5363  df-we 5364  df-xp 5409  df-rel 5410  df-cnv 5411  df-co 5412  df-dm 5413  df-rn 5414  df-res 5415  df-ima 5416  df-pred 5983  df-ord 6029  df-on 6030  df-lim 6031  df-suc 6032  df-iota 6149  df-fun 6187  df-fn 6188  df-f 6189  df-f1 6190  df-fo 6191  df-f1o 6192  df-fv 6193  df-isom 6194  df-riota 6935  df-ov 6977  df-oprab 6978  df-mpo 6979  df-om 7395  df-1st 7499  df-2nd 7500  df-wrecs 7748  df-recs 7810  df-rdg 7848  df-1o 7903  df-oadd 7907  df-er 8087  df-map 8206  df-en 8305  df-dom 8306  df-sdom 8307  df-fin 8308  df-sup 8699  df-oi 8767  df-card 9160  df-pnf 10474  df-mnf 10475  df-xr 10476  df-ltxr 10477  df-le 10478  df-sub 10670  df-neg 10671  df-div 11097  df-nn 11438  df-2 11501  df-3 11502  df-n0 11706  df-z 11792  df-uz 12057  df-rp 12203  df-ico 12558  df-icc 12559  df-fz 12707  df-fzo 12848  df-seq 13183  df-exp 13243  df-hash 13504  df-cj 14317  df-re 14318  df-im 14319  df-sqrt 14453  df-abs 14454  df-clim 14704  df-sum 14902  df-ee 26395  df-btwn 26396  df-cgr 26397  df-ofs 33002  df-colinear 33058  df-ifs 33059  df-cgr3 33060  df-fs 33061  df-segle 33126

This theorem is referenced by: (None)