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

Theorem symquadmid 29191
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 2762 . . . . . 6 (pInvG‘𝐺) = (pInvG‘𝐺)
6 symquadmid.g . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ TarskiG)
76ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝐺 ∈ TarskiG)
8 eqid 2762 . . . . . 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 28981 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋𝑍)
191, 3, 4, 6, 9, 13, 18tgelrnln 28985 . . . . . . . 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 28899 . . . . . 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 28974 . . . . . . 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 29048 . . . . 5 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑋 = (((pInvG‘𝐺)‘𝑡)‘𝑍))
351, 4, 3, 6, 11, 13, 9, 17ncoltgdim2 28915 . . . . . . 7 (𝜑𝐺DimTarskiG≥2)
3635ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝐺DimTarskiG≥2)
371, 2, 3, 7, 36, 14, 10, 5, 22ismidb 29170 . . . . 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 29174 . . . 4 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋(midG‘𝐺)𝑍) = (𝑍(midG‘𝐺)𝑋))
401, 2, 3, 7, 36, 12, 16midcom 29174 . . . . 5 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌(midG‘𝐺)𝑊) = (𝑊(midG‘𝐺)𝑌))
4128eqcomd 2768 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑊 𝑋) = (𝑌 𝑍))
421, 2, 3, 6, 15, 9, 11, 13, 41tgcgrcomlr 28829 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋 𝑊) = (𝑍 𝑌))
4342eqcomd 2768 . . . . . . . . . . 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 28829 . . . . . . . . . . 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 28913 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ¬ (𝑍 ∈ (𝑋𝐿𝑌) ∨ 𝑋 = 𝑌))
481, 4, 3, 6, 9, 11, 13, 47ncolcom 28911 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ¬ (𝑍 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
4948ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑍 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
501, 3, 4, 6, 9, 13, 18tglinecom 28990 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑋𝐿𝑍) = (𝑍𝐿𝑋))
5150ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋𝐿𝑍) = (𝑍𝐿𝑋))
5221, 51eleqtrd 2864 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑡 ∈ (𝑍𝐿𝑋))
531, 2, 4, 7, 14, 12, 10, 16, 44, 46, 49, 25, 52, 32symquadprlnglem 29052 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑊 ∈ (𝑋𝐿𝑌) ∨ 𝑋 = 𝑌))
541, 4, 3, 7, 10, 12, 16, 53ncolcom 28911 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → ¬ (𝑊 ∈ (𝑌𝐿𝑋) ∨ 𝑌 = 𝑋))
551, 4, 3, 7, 12, 10, 16, 54ncolrot1 28912 . . . . . . 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 29048 . . . . . 6 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → 𝑌 = (((pInvG‘𝐺)‘𝑡)‘𝑊))
591, 2, 3, 7, 36, 16, 12, 5, 22ismidb 29170 . . . . . 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 2797 . . . 4 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑌(midG‘𝐺)𝑊) = 𝑡)
6238, 39, 613eqtr4d 2807 . . 3 (((𝜑𝑡 ∈ (𝑋𝐿𝑍)) ∧ 𝑡 ∈ (𝑌𝐼𝑊)) → (𝑋(midG‘𝐺)𝑍) = (𝑌(midG‘𝐺)𝑊))
63 symquadmid.m . . . 4 𝑀 = (midG‘𝐺)
6463oveqi 7430 . . 3 (𝑋𝑀𝑍) = (𝑋(midG‘𝐺)𝑍)
6563oveqi 7430 . . 3 (𝑌𝑀𝑊) = (𝑌(midG‘𝐺)𝑊)
6662, 64, 653eqtr4g 2822 . 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 29102 . . . 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 3172 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 2957  wrex 3088  cdif 3899   class class class wbr 5107  {copab 5171  ran crn 5660  cfv 6537  (class class class)co 7417  2c2 12323  Basecbs 17307  distcds 17357  TarskiGcstrkg 28776  DimTarskiGcstrkgld 28780  Itvcitv 28782  LineGclng 28783  pInvGcmir 29011  midGcmid 29164
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 2215  ax-ext 2734  ax-rep 5236  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7740  ax-cnex 11184  ax-resscn 11185  ax-1cn 11186  ax-icn 11187  ax-addcl 11188  ax-addrcl 11189  ax-mulcl 11190  ax-mulrcl 11191  ax-mulcom 11192  ax-addass 11193  ax-mulass 11194  ax-distr 11195  ax-i2m1 11196  ax-1ne0 11197  ax-1rid 11198  ax-rnegex 11199  ax-rrecex 11200  ax-cnre 11201  ax-pre-lttri 11202  ax-pre-lttrn 11203  ax-pre-ltadd 11204  ax-pre-mulgt0 11205
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 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-tp 4592  df-op 4594  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7374  df-ov 7420  df-oprab 7421  df-mpo 7422  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-oadd 8463  df-er 8700  df-map 8832  df-pm 8833  df-en 8957  df-dom 8958  df-sdom 8959  df-fin 8960  df-dju 9910  df-card 9948  df-pnf 11273  df-mnf 11274  df-xr 11275  df-ltxr 11276  df-le 11277  df-sub 11471  df-neg 11472  df-nn 12262  df-2 12331  df-3 12332  df-n0 12533  df-xnn0 12606  df-z 12620  df-uz 12892  df-fz 13566  df-fzo 13714  df-hash 14399  df-word 14583  df-concat 14640  df-s1 14667  df-s2 14923  df-s3 14924  df-trkgc 28797  df-trkgb 28798  df-trkgcb 28799  df-trkgld 28801  df-trkg 28802  df-cgrg 28861  df-leg 28933  df-mir 29012  df-rag 29056  df-perpg 29058  df-mid 29166
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator