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

Theorem symquadmid 29145
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 2766 . . . . . 6 (pInvG‘𝐺) = (pInvG‘𝐺)
6 symquadmid.g . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ TarskiG)
76ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝐺 ∈ TarskiG)
8 eqid 2766 . . . . . 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 28936 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋𝑍)
191, 3, 4, 6, 9, 13, 18tgelrnln 28940 . . . . . . . 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 28855 . . . . . 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 28929 . . . . . . 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 29003 . . . . 5 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑋 = (((pInvG‘𝐺)‘𝑡)‘𝑍))
351, 4, 3, 6, 11, 13, 9, 17ncoltgdim2 28871 . . . . . . 7 (𝜑𝐺DimTarskiG≥2)
3635ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝐺DimTarskiG≥2)
371, 2, 3, 7, 36, 14, 10, 5, 22ismidb 29124 . . . . 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 29128 . . . 4 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋(midG‘𝐺)𝑍) = (𝑍(midG‘𝐺)𝑋))
401, 2, 3, 7, 36, 12, 16midcom 29128 . . . . 5 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌(midG‘𝐺)𝑊) = (𝑊(midG‘𝐺)𝑌))
4128eqcomd 2772 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑊 𝑋) = (𝑌 𝑍))
421, 2, 3, 6, 15, 9, 11, 13, 41tgcgrcomlr 28786 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋 𝑊) = (𝑍 𝑌))
4342eqcomd 2772 . . . . . . . . . . 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 28786 . . . . . . . . . . 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 28869 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ¬ (𝑍 ∈ (𝑋𝐿𝑌) ∨ 𝑋 = 𝑌))
481, 4, 3, 6, 9, 11, 13, 47ncolcom 28867 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ¬ (𝑍 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
4948ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑍 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
501, 3, 4, 6, 9, 13, 18tglinecom 28945 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋𝐿𝑍) = (𝑍𝐿𝑋))
5150ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋𝐿𝑍) = (𝑍𝐿𝑋))
5221, 51eleqtrd 2868 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑡 ∈ (𝑍𝐿𝑋))
531, 2, 4, 7, 14, 12, 10, 16, 44, 46, 49, 25, 52, 32symquadprlnglem 29007 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑊 ∈ (𝑋𝐿𝑌) ∨ 𝑋 = 𝑌))
541, 4, 3, 7, 10, 12, 16, 53ncolcom 28867 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑊 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
551, 4, 3, 7, 12, 10, 16, 54ncolrot1 28868 . . . . . . 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 29003 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑌 = (((pInvG‘𝐺)‘𝑡)‘𝑊))
591, 2, 3, 7, 36, 16, 12, 5, 22ismidb 29124 . . . . . 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 2801 . . . 4 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌(midG‘𝐺)𝑊) = 𝑡)
6238, 39, 613eqtr4d 2811 . . 3 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋(midG‘𝐺)𝑍) = (𝑌(midG‘𝐺)𝑊))
63 symquadmid.m . . . 4 𝑀 = (midG‘𝐺)
6463oveqi 7436 . . 3 (𝑋𝑀𝑍) = (𝑋(midG‘𝐺)𝑍)
6563oveqi 7436 . . 3 (𝑌𝑀𝑊) = (𝑌(midG‘𝐺)𝑊)
6662, 64, 653eqtr4g 2826 . 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 29057 . . . 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 3176 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 2146  wne 2961  wrex 3092  cdif 3905   class class class wbr 5114  {copab 5178  ran crn 5667  cfv 6543  (class class class)co 7423  2c2 12313  Basecbs 17294  distcds 17344  TarskiGcstrkg 28733  DimTarskiGcstrkgld 28737  Itvcitv 28739  LineGclng 28740  pInvGcmir 28966  midGcmid 29118
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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-rep 5243  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195
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 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4878  df-int 4918  df-iun 4963  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-om 7872  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-oadd 8466  df-er 8703  df-map 8835  df-pm 8836  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-dju 9906  df-card 9944  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-nn 12252  df-2 12321  df-3 12322  df-n0 12523  df-xnn0 12596  df-z 12610  df-uz 12881  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-hash 14387  df-word 14571  df-concat 14628  df-s1 14655  df-s2 14911  df-s3 14912  df-trkgc 28754  df-trkgb 28755  df-trkgcb 28756  df-trkgld 28758  df-trkg 28759  df-cgrg 28817  df-leg 28889  df-mir 28967  df-rag 29011  df-perpg 29013  df-mid 29120
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator