MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ssscongptld Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ssscongptld 26879
Description: If two triangles have equal sides, one angle in one triangle has the same cosine as the corresponding angle in the other triangle. This is a partial form of the SSS congruence theorem.

This theorem is proven by using lawcos 26873 on both triangles to express one side in terms of the other two, and then equating these expressions and reducing this algebraically to get an equality of cosines of angles. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017.)

Hypotheses
Ref Expression
ssscongptld.angdef 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
ssscongptld.1 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
ssscongptld.2 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
ssscongptld.3 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
ssscongptld.4 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
ssscongptld.5 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
ssscongptld.6 (𝜑𝐺 ∈ ℂ)
ssscongptld.7 (𝜑𝐴𝐵)
ssscongptld.8 (𝜑𝐵𝐶)
ssscongptld.9 (𝜑𝐷𝐸)
ssscongptld.10 (𝜑𝐸𝐺)
ssscongptld.11 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝐵)) = (abs‘(𝐷𝐸)))
ssscongptld.12 (𝜑 → (abs‘(𝐵𝐶)) = (abs‘(𝐸𝐺)))
ssscongptld.13 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐴)) = (abs‘(𝐺𝐷)))
Assertion
Ref Expression
ssscongptld (𝜑 → (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))) = (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐶,𝑦   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝐸,𝑦   𝑥,𝐺,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem ssscongptld
StepHypRef Expression
1 negpitopissre 26596 . . . . 5 (-π(,]π) ⊆ ℝ
2 ax-resscn 11209 . . . . 5 ℝ ⊆ ℂ
31, 2sstri 4004 . . . 4 (-π(,]π) ⊆ ℂ
4 ssscongptld.angdef . . . . 5 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
5 ssscongptld.1 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
6 ssscongptld.2 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
75, 6subcld 11617 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝐵) ∈ ℂ)
8 ssscongptld.7 . . . . . 6 (𝜑𝐴𝐵)
95, 6, 8subne0d 11626 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝐵) ≠ 0)
10 ssscongptld.3 . . . . . 6 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
1110, 6subcld 11617 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶𝐵) ∈ ℂ)
12 ssscongptld.8 . . . . . . 7 (𝜑𝐵𝐶)
1312necomd 2993 . . . . . 6 (𝜑𝐶𝐵)
1410, 6, 13subne0d 11626 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶𝐵) ≠ 0)
154, 7, 9, 11, 14angcld 26862 . . . 4 (𝜑 → ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) ∈ (-π(,]π))
163, 15sselid 3992 . . 3 (𝜑 → ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) ∈ ℂ)
1716coscld 16163 . 2 (𝜑 → (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))) ∈ ℂ)
18 ssscongptld.4 . . . . . 6 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
19 ssscongptld.5 . . . . . 6 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
2018, 19subcld 11617 . . . . 5 (𝜑 → (𝐷𝐸) ∈ ℂ)
21 ssscongptld.9 . . . . . 6 (𝜑𝐷𝐸)
2218, 19, 21subne0d 11626 . . . . 5 (𝜑 → (𝐷𝐸) ≠ 0)
23 ssscongptld.6 . . . . . 6 (𝜑𝐺 ∈ ℂ)
2423, 19subcld 11617 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺𝐸) ∈ ℂ)
25 ssscongptld.10 . . . . . . 7 (𝜑𝐸𝐺)
2625necomd 2993 . . . . . 6 (𝜑𝐺𝐸)
2723, 19, 26subne0d 11626 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺𝐸) ≠ 0)
284, 20, 22, 24, 27angcld 26862 . . . 4 (𝜑 → ((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)) ∈ (-π(,]π))
293, 28sselid 3992 . . 3 (𝜑 → ((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)) ∈ ℂ)
3029coscld 16163 . 2 (𝜑 → (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))) ∈ ℂ)
3120abscld 15471 . . . 4 (𝜑 → (abs‘(𝐷𝐸)) ∈ ℝ)
3231recnd 11286 . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐷𝐸)) ∈ ℂ)
3324abscld 15471 . . . 4 (𝜑 → (abs‘(𝐺𝐸)) ∈ ℝ)
3433recnd 11286 . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐺𝐸)) ∈ ℂ)
3532, 34mulcld 11278 . 2 (𝜑 → ((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) ∈ ℂ)
3620, 22absne0d 15482 . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐷𝐸)) ≠ 0)
3724, 27absne0d 15482 . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐺𝐸)) ≠ 0)
3832, 34, 36, 37mulne0d 11912 . 2 (𝜑 → ((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) ≠ 0)
39 ssscongptld.11 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝐵)) = (abs‘(𝐷𝐸)))
40 ssscongptld.12 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐵𝐶)) = (abs‘(𝐸𝐺)))
4110, 6abssubd 15488 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐵)) = (abs‘(𝐵𝐶)))
4223, 19abssubd 15488 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐺𝐸)) = (abs‘(𝐸𝐺)))
4340, 41, 423eqtr4d 2784 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐵)) = (abs‘(𝐺𝐸)))
4439, 43oveq12d 7448 . . . 4 (𝜑 → ((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) = ((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))))
4544oveq1d 7445 . . 3 (𝜑 → (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))) = (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))
4639, 32eqeltrd 2838 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝐵)) ∈ ℂ)
4743, 34eqeltrd 2838 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐵)) ∈ ℂ)
4846, 47mulcld 11278 . . . . 5 (𝜑 → ((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) ∈ ℂ)
4948, 17mulcld 11278 . . . 4 (𝜑 → (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))) ∈ ℂ)
5035, 30mulcld 11278 . . . 4 (𝜑 → (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))) ∈ ℂ)
51 2cnd 12341 . . . 4 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
52 2ne0 12367 . . . . 5 2 ≠ 0
5352a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 2 ≠ 0)
5432sqcld 14180 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs‘(𝐷𝐸))↑2) ∈ ℂ)
5534sqcld 14180 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs‘(𝐺𝐸))↑2) ∈ ℂ)
5654, 55addcld 11277 . . . . 5 (𝜑 → (((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) ∈ ℂ)
5751, 49mulcld 11278 . . . . 5 (𝜑 → (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))))) ∈ ℂ)
5851, 50mulcld 11278 . . . . 5 (𝜑 → (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))))) ∈ ℂ)
5939oveq1d 7445 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((abs‘(𝐴𝐵))↑2) = ((abs‘(𝐷𝐸))↑2))
6043oveq1d 7445 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((abs‘(𝐶𝐵))↑2) = ((abs‘(𝐺𝐸))↑2))
6159, 60oveq12d 7448 . . . . . . 7 (𝜑 → (((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) = (((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)))
6261oveq1d 7445 . . . . . 6 (𝜑 → ((((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))))
63 ssscongptld.13 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐴)) = (abs‘(𝐺𝐷)))
6463oveq1d 7445 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘(𝐶𝐴))↑2) = ((abs‘(𝐺𝐷))↑2))
65 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐴𝐵)) = (abs‘(𝐴𝐵))
66 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐶𝐵)) = (abs‘(𝐶𝐵))
67 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐶𝐴)) = (abs‘(𝐶𝐴))
68 eqid 2734 . . . . . . . . 9 ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))
694, 65, 66, 67, 68lawcos 26873 . . . . . . . 8 (((𝐶 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ (𝐶𝐵𝐴𝐵)) → ((abs‘(𝐶𝐴))↑2) = ((((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))))
7010, 5, 6, 13, 8, 69syl32anc 1377 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘(𝐶𝐴))↑2) = ((((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))))
71 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐷𝐸)) = (abs‘(𝐷𝐸))
72 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐺𝐸)) = (abs‘(𝐺𝐸))
73 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐺𝐷)) = (abs‘(𝐺𝐷))
74 eqid 2734 . . . . . . . . 9 ((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)) = ((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))
754, 71, 72, 73, 74lawcos 26873 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ ℂ ∧ 𝐷 ∈ ℂ ∧ 𝐸 ∈ ℂ) ∧ (𝐺𝐸𝐷𝐸)) → ((abs‘(𝐺𝐷))↑2) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))))
7623, 18, 19, 26, 21, 75syl32anc 1377 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘(𝐺𝐷))↑2) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))))
7764, 70, 763eqtr3d 2782 . . . . . 6 (𝜑 → ((((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))))
7862, 77eqtr3d 2776 . . . . 5 (𝜑 → ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))))
7956, 57, 58, 78subcand 11658 . . . 4 (𝜑 → (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))))) = (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))))))
8049, 50, 51, 53, 79mulcanad 11895 . . 3 (𝜑 → (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))) = (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))
8145, 80eqtr3d 2776 . 2 (𝜑 → (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))) = (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))
8217, 30, 35, 38, 81mulcanad 11895 1 (𝜑 → (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))) = (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4   = wceq 1536  wcel 2105  wne 2937  cdif 3959  {csn 4630  cfv 6562  (class class class)co 7430  cmpo 7432  cc 11150  cr 11151  0cc0 11152   + caddc 11155   · cmul 11157  cmin 11489  -cneg 11490   / cdiv 11917  2c2 12318  (,]cioc 13384  cexp 14098  cim 15133  abscabs 15269  cosccos 16096  πcpi 16098  logclog 26610
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-rep 5284  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-inf2 9678  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-1cn 11210  ax-icn 11211  ax-addcl 11212  ax-addrcl 11213  ax-mulcl 11214  ax-mulrcl 11215  ax-mulcom 11216  ax-addass 11217  ax-mulass 11218  ax-distr 11219  ax-i2m1 11220  ax-1ne0 11221  ax-1rid 11222  ax-rnegex 11223  ax-rrecex 11224  ax-cnre 11225  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227  ax-pre-ltadd 11228  ax-pre-mulgt0 11229  ax-pre-sup 11230  ax-addf 11231
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-pss 3982  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-tp 4635  df-op 4637  df-uni 4912  df-int 4951  df-iun 4997  df-iin 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5582  df-eprel 5588  df-po 5596  df-so 5597  df-fr 5640  df-se 5641  df-we 5642  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-pred 6322  df-ord 6388  df-on 6389  df-lim 6390  df-suc 6391  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-isom 6571  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-of 7696  df-om 7887  df-1st 8012  df-2nd 8013  df-supp 8184  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8409  df-rdg 8448  df-1o 8504  df-2o 8505  df-er 8743  df-map 8866  df-pm 8867  df-ixp 8936  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-fin 8987  df-fsupp 9399  df-fi 9448  df-sup 9479  df-inf 9480  df-oi 9547  df-card 9976  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-sub 11491  df-neg 11492  df-div 11918  df-nn 12264  df-2 12326  df-3 12327  df-4 12328  df-5 12329  df-6 12330  df-7 12331  df-8 12332  df-9 12333  df-n0 12524  df-z 12611  df-dec 12731  df-uz 12876  df-q 12988  df-rp 13032  df-xneg 13151  df-xadd 13152  df-xmul 13153  df-ioo 13387  df-ioc 13388  df-ico 13389  df-icc 13390  df-fz 13544  df-fzo 13691  df-fl 13828  df-mod 13906  df-seq 14039  df-exp 14099  df-fac 14309  df-bc 14338  df-hash 14366  df-shft 15102  df-cj 15134  df-re 15135  df-im 15136  df-sqrt 15270  df-abs 15271  df-limsup 15503  df-clim 15520  df-rlim 15521  df-sum 15719  df-ef 16099  df-sin 16101  df-cos 16102  df-pi 16104  df-struct 17180  df-sets 17197  df-slot 17215  df-ndx 17227  df-base 17245  df-ress 17274  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-starv 17312  df-sca 17313  df-vsca 17314  df-ip 17315  df-tset 17316  df-ple 17317  df-ds 17319  df-unif 17320  df-hom 17321  df-cco 17322  df-rest 17468  df-topn 17469  df-0g 17487  df-gsum 17488  df-topgen 17489  df-pt 17490  df-prds 17493  df-xrs 17548  df-qtop 17553  df-imas 17554  df-xps 17556  df-mre 17630  df-mrc 17631  df-acs 17633  df-mgm 18665  df-sgrp 18744  df-mnd 18760  df-submnd 18809  df-mulg 19098  df-cntz 19347  df-cmn 19814  df-psmet 21373  df-xmet 21374  df-met 21375  df-bl 21376  df-mopn 21377  df-fbas 21378  df-fg 21379  df-cnfld 21382  df-top 22915  df-topon 22932  df-topsp 22954  df-bases 22968  df-cld 23042  df-ntr 23043  df-cls 23044  df-nei 23121  df-lp 23159  df-perf 23160  df-cn 23250  df-cnp 23251  df-haus 23338  df-tx 23585  df-hmeo 23778  df-fil 23869  df-fm 23961  df-flim 23962  df-flf 23963  df-xms 24345  df-ms 24346  df-tms 24347  df-cncf 24917  df-limc 25915  df-dv 25916  df-log 26612
This theorem is referenced by:  chordthmlem  26889
  Copyright terms: Public domain W3C validator