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

Theorem symquadmid 29183
Description: In a symmetrical quadrilateral, the midpoints of the diagonals coincide. Corollary of Lemma 7.21 of [Schwabhauser] p. 52. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Jul-2026.)
Hypotheses
Ref Expression
symquadmid.p 𝑃 = (Base‘𝐺)
symquadmid.d = (dist‘𝐺)
symquadmid.i 𝐼 = (Itv‘𝐺)
symquadmid.l 𝐿 = (LineG‘𝐺)
symquadmid.m 𝑀 = (midG‘𝐺)
symquadmid.o 𝑂 = {⟨𝑎, 𝑏⟩ ∣ ((𝑎 ∈ (𝑃 ∖ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑏 ∈ (𝑃 ∖ (𝑋𝐿𝑍))) ∧ ∃𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)𝑡 ∈ (𝑎𝐼𝑏))}
symquadmid.g (𝜑𝐺 ∈ TarskiG)
symquadmid.x (𝜑𝑋𝑃)
symquadmid.y (𝜑𝑌𝑃)
symquadmid.z (𝜑𝑍𝑃)
symquadmid.w (𝜑𝑊𝑃)
symquadmid.2 (𝜑 → ¬ (𝑋 ∈ (𝑌𝐿𝑍) ∨ 𝑌 = 𝑍))
symquadmid.3 (𝜑𝑌𝑊)
symquadmid.4 (𝜑 → (𝑋 𝑌) = (𝑍 𝑊))
symquadmid.5 (𝜑 → (𝑌 𝑍) = (𝑊 𝑋))
symquadmid.6 (𝜑𝑌𝑂𝑊)
Assertion
Ref Expression
symquadmid (𝜑 → (𝑋𝑀𝑍) = (𝑌𝑀𝑊))
Distinct variable groups:   𝐼,𝑎,𝑏   𝐿,𝑎,𝑏   𝑡,𝑀   𝑃,𝑎,𝑏   𝑡,𝑊   𝑋,𝑎,𝑏,𝑡   𝑡,𝑌   𝑍,𝑎,𝑏,𝑡   𝜑,𝑡
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑎, 𝑏)   𝑃(𝑡)   𝐺(𝑡, 𝑎, 𝑏)   𝐼(𝑡)   𝐿(𝑡)   𝑀(𝑎, 𝑏)   (𝑡, 𝑎, 𝑏)   𝑂(𝑡, 𝑎, 𝑏)   𝑊(𝑎, 𝑏)   𝑌(𝑎, 𝑏)

Proof of Theorem symquadmid
StepHypRef Expression
1 symquadmid.p . . . . . 6 𝑃 = (Base‘𝐺)
2 symquadmid.d . . . . . 6 = (dist‘𝐺)
3 symquadmid.i . . . . . 6 𝐼 = (Itv‘𝐺)
4 symquadmid.l . . . . . 6 𝐿 = (LineG‘𝐺)
5 eqid 2760 . . . . . 6 (pInvG‘𝐺) = (pInvG‘𝐺)
6 symquadmid.g . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ TarskiG)
76ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝐺 ∈ TarskiG)
8 eqid 2760 . . . . . 6 ((pInvG‘𝐺)‘𝑡) = ((pInvG‘𝐺)‘𝑡)
9 symquadmid.x . . . . . . 7 (𝜑𝑋𝑃)
109ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑋𝑃)
11 symquadmid.y . . . . . . 7 (𝜑𝑌𝑃)
1211ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑌𝑃)
13 symquadmid.z . . . . . . 7 (𝜑𝑍𝑃)
1413ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑍𝑃)
15 symquadmid.w . . . . . . 7 (𝜑𝑊𝑃)
1615ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑊𝑃)
17 symquadmid.2 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ¬ (𝑋 ∈ (𝑌𝐿𝑍) ∨ 𝑌 = 𝑍))
181, 3, 4, 6, 9, 11, 13, 17ncolne2 28973 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋𝑍)
191, 3, 4, 6, 9, 13, 18tgelrnln 28977 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋𝐿𝑍) ∈ ran 𝐿)
2019ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋𝐿𝑍) ∈ ran 𝐿)
21 simplr 781 . . . . . . 7 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍))
221, 4, 3, 7, 20, 21tglnpt 28891 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑡𝑃)
2317ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑋 ∈ (𝑌𝐿𝑍) ∨ 𝑌 = 𝑍))
24 symquadmid.3 . . . . . . 7 (𝜑𝑌𝑊)
2524ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑌𝑊)
26 symquadmid.4 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋 𝑌) = (𝑍 𝑊))
2726ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋 𝑌) = (𝑍 𝑊))
28 symquadmid.5 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑌 𝑍) = (𝑊 𝑋))
2928ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌 𝑍) = (𝑊 𝑋))
3021orcd 887 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍) ∨ 𝑋 = 𝑍))
31 simpr 490 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊))
321, 3, 4, 7, 12, 16, 22, 25, 31btwnlng1 28966 . . . . . . 7 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑡 ∈ (𝑌𝐿𝑊))
3332orcd 887 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑡 ∈ (𝑌𝐿𝑊) ∨ 𝑌 = 𝑊))
341, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 22, 23, 25, 27, 29, 30, 33symquadlem 29040 . . . . 5 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑋 = (((pInvG‘𝐺)‘𝑡)‘𝑍))
351, 4, 3, 6, 11, 13, 9, 17ncoltgdim2 28907 . . . . . . 7 (𝜑𝐺DimTarskiG≥2)
3635ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝐺DimTarskiG≥2)
371, 2, 3, 7, 36, 14, 10, 5, 22ismidb 29162 . . . . 5 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋 = (((pInvG‘𝐺)‘𝑡)‘𝑍) ↔ (𝑍(midG‘𝐺)𝑋) = 𝑡))
3834, 37mpbid 235 . . . 4 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑍(midG‘𝐺)𝑋) = 𝑡)
391, 2, 3, 7, 36, 10, 14midcom 29166 . . . 4 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋(midG‘𝐺)𝑍) = (𝑍(midG‘𝐺)𝑋))
401, 2, 3, 7, 36, 12, 16midcom 29166 . . . . 5 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌(midG‘𝐺)𝑊) = (𝑊(midG‘𝐺)𝑌))
4128eqcomd 2766 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑊 𝑋) = (𝑌 𝑍))
421, 2, 3, 6, 15, 9, 11, 13, 41tgcgrcomlr 28821 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋 𝑊) = (𝑍 𝑌))
4342eqcomd 2766 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑍 𝑌) = (𝑋 𝑊))
4443ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑍 𝑌) = (𝑋 𝑊))
451, 2, 3, 6, 9, 11, 13, 15, 26tgcgrcomlr 28821 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑌 𝑋) = (𝑊 𝑍))
4645ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌 𝑋) = (𝑊 𝑍))
471, 4, 3, 6, 11, 13, 9, 17ncolrot2 28905 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ¬ (𝑍 ∈ (𝑋𝐿𝑌) ∨ 𝑋 = 𝑌))
481, 4, 3, 6, 9, 11, 13, 47ncolcom 28903 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ¬ (𝑍 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
4948ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑍 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
501, 3, 4, 6, 9, 13, 18tglinecom 28982 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋𝐿𝑍) = (𝑍𝐿𝑋))
5150ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋𝐿𝑍) = (𝑍𝐿𝑋))
5221, 51eleqtrd 2862 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑡 ∈ (𝑍𝐿𝑋))
531, 2, 4, 7, 14, 12, 10, 16, 44, 46, 49, 25, 52, 32symquadprlnglem 29044 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑊 ∈ (𝑋𝐿𝑌) ∨ 𝑋 = 𝑌))
541, 4, 3, 7, 10, 12, 16, 53ncolcom 28903 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑊 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
551, 4, 3, 7, 12, 10, 16, 54ncolrot1 28904 . . . . . . 7 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑌 ∈ (𝑋𝐿𝑊) ∨ 𝑋 = 𝑊))
5618ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑋𝑍)
5742ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋 𝑊) = (𝑍 𝑌))
581, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 12, 10, 16, 14, 22, 55, 56, 46, 57, 33, 30symquadlem 29040 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑌 = (((pInvG‘𝐺)‘𝑡)‘𝑊))
591, 2, 3, 7, 36, 16, 12, 5, 22ismidb 29162 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌 = (((pInvG‘𝐺)‘𝑡)‘𝑊) ↔ (𝑊(midG‘𝐺)𝑌) = 𝑡))
6058, 59mpbid 235 . . . . 5 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑊(midG‘𝐺)𝑌) = 𝑡)
6140, 60eqtrd 2795 . . . 4 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌(midG‘𝐺)𝑊) = 𝑡)
6238, 39, 613eqtr4d 2805 . . 3 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋(midG‘𝐺)𝑍) = (𝑌(midG‘𝐺)𝑊))
63 symquadmid.m . . . 4 𝑀 = (midG‘𝐺)
6463oveqi 7426 . . 3 (𝑋𝑀𝑍) = (𝑋(midG‘𝐺)𝑍)
6563oveqi 7426 . . 3 (𝑌𝑀𝑊) = (𝑌(midG‘𝐺)𝑊)
6662, 64, 653eqtr4g 2820 . 2 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋𝑀𝑍) = (𝑌𝑀𝑊))
67 symquadmid.6 . . . 4 (𝜑𝑌𝑂𝑊)
68 symquadmid.o . . . . 5 𝑂 = {⟨𝑎, 𝑏⟩ ∣ ((𝑎 ∈ (𝑃 ∖ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑏 ∈ (𝑃 ∖ (𝑋𝐿𝑍))) ∧ ∃𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)𝑡 ∈ (𝑎𝐼𝑏))}
691, 2, 3, 68, 11, 15islnopp 29094 . . . 4 (𝜑 → (𝑌𝑂𝑊 ↔ ((¬ 𝑌 ∈ (𝑋𝐿𝑍) ∧ ¬ 𝑊 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ ∃𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊))))
7067, 69mpbid 235 . . 3 (𝜑 → ((¬ 𝑌 ∈ (𝑋𝐿𝑍) ∧ ¬ 𝑊 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ ∃𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)))
7170simprd 501 . 2 (𝜑 → ∃𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊))
7266, 71r19.29a 3170 1 (𝜑 → (𝑋𝑀𝑍) = (𝑌𝑀𝑊))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3  wi 4  wa 401  wo 861   = wceq 1570  wcel 2145  wne 2955  wrex 3086  cdif 3896   class class class wbr 5103  {copab 5167  ran crn 5656  cfv 6533  (class class class)co 7413  2c2 12319  Basecbs 17301  distcds 17351  TarskiGcstrkg 28768  DimTarskiGcstrkgld 28772  Itvcitv 28774  LineGclng 28775  pInvGcmir 29003  midGcmid 29156
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201
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 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  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 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-oadd 8459  df-er 8696  df-map 8828  df-pm 8829  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-dju 9906  df-card 9944  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-nn 12258  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12529  df-xnn0 12602  df-z 12616  df-uz 12888  df-fz 13562  df-fzo 13710  df-hash 14395  df-word 14579  df-concat 14636  df-s1 14663  df-s2 14919  df-s3 14920  df-trkgc 28789  df-trkgb 28790  df-trkgcb 28791  df-trkgld 28793  df-trkg 28794  df-cgrg 28853  df-leg 28925  df-mir 29004  df-rag 29048  df-perpg 29050  df-mid 29158
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator