MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  chordthmlem5 Unicode version

Theorem chordthmlem5 19877
Description: If P is on the segment AB and AQ = BQ, then PA  x. PB = BQ2  - PQ2. This follows from two uses of chordthmlem3 19875 to show that PQ2 = QM2  + PM2 and BQ2 = QM2  + BM2, so BQ2  - PQ2 = (QM2  + BM2)  - (QM2  + PM2) = BM2  - PM2, which equals PA  x. PB by chordthmlem4 19876. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
chordthmlem5.A  |-  ( ph  ->  A  e.  CC )
chordthmlem5.B  |-  ( ph  ->  B  e.  CC )
chordthmlem5.Q  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
chordthmlem5.X  |-  ( ph  ->  X  e.  ( 0 [,] 1 ) )
chordthmlem5.P  |-  ( ph  ->  P  =  ( ( X  x.  A )  +  ( ( 1  -  X )  x.  B ) ) )
chordthmlem5.ABequidistQ  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( A  -  Q )
)  =  ( abs `  ( B  -  Q
) ) )
Assertion
Ref Expression
chordthmlem5  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( P  -  A )
)  x.  ( abs `  ( P  -  B
) ) )  =  ( ( ( abs `  ( B  -  Q
) ) ^ 2 )  -  ( ( abs `  ( P  -  Q ) ) ^ 2 ) ) )

Proof of Theorem chordthmlem5
StepHypRef Expression
1 chordthmlem5.Q . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
2 chordthmlem5.A . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  A  e.  CC )
3 chordthmlem5.B . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  B  e.  CC )
42, 3addcld 8734 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( A  +  B
)  e.  CC )
54halfcld 9835 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( A  +  B )  /  2
)  e.  CC )
61, 5subcld 9037 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) )  e.  CC )
76abscld 11795 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  RR )
87recnd 8741 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  CC )
98sqcld 11121 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 )  e.  CC )
103, 5subcld 9037 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( B  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) )  e.  CC )
1110abscld 11795 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( B  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  RR )
1211recnd 8741 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( B  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  CC )
1312sqcld 11121 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( B  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 )  e.  CC )
14 chordthmlem5.P . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  P  =  ( ( X  x.  A )  +  ( ( 1  -  X )  x.  B ) ) )
15 unitssre 10659 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 0 [,] 1 )  C_  RR
16 chordthmlem5.X . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  X  e.  ( 0 [,] 1 ) )
1715, 16sseldi 3101 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  X  e.  RR )
1817recnd 8741 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  X  e.  CC )
1918, 2mulcld 8735 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( X  x.  A
)  e.  CC )
20 ax-1cn 8675 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  CC
2120a1i 12 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  1  e.  CC )
2221, 18subcld 9037 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1  -  X
)  e.  CC )
2322, 3mulcld 8735 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( 1  -  X )  x.  B
)  e.  CC )
2419, 23addcld 8734 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( X  x.  A )  +  ( ( 1  -  X
)  x.  B ) )  e.  CC )
2514, 24eqeltrd 2327 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  CC )
2625, 5subcld 9037 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) )  e.  CC )
2726abscld 11795 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  RR )
2827recnd 8741 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  CC )
2928sqcld 11121 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 )  e.  CC )
309, 13, 29pnpcand 9074 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  / 
2 ) ) ) ^ 2 )  +  ( ( abs `  ( B  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 ) )  -  ( ( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 )  +  ( ( abs `  ( P  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) ) ) ^ 2 ) ) )  =  ( ( ( abs `  ( B  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) ) ) ^ 2 )  -  ( ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  / 
2 ) ) ) ^ 2 ) ) )
31 0re 8718 . . . . 5  |-  0  e.  RR
3231a1i 12 . . . 4  |-  ( ph  ->  0  e.  RR )
33 eqidd 2254 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( A  +  B )  /  2
)  =  ( ( A  +  B )  /  2 ) )
342mul02d 8890 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( 0  x.  A
)  =  0 )
3521subid1d 9026 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( 1  -  0 )  =  1 )
3635oveq1d 5725 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( 1  -  0 )  x.  B
)  =  ( 1  x.  B ) )
373mulid2d 8733 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( 1  x.  B
)  =  B )
3836, 37eqtrd 2285 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( 1  -  0 )  x.  B
)  =  B )
3934, 38oveq12d 5728 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( 0  x.  A )  +  ( ( 1  -  0 )  x.  B ) )  =  ( 0  +  B ) )
403addid2d 8893 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( 0  +  B
)  =  B )
4139, 40eqtr2d 2286 . . . 4  |-  ( ph  ->  B  =  ( ( 0  x.  A )  +  ( ( 1  -  0 )  x.  B ) ) )
42 chordthmlem5.ABequidistQ . . . 4  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( A  -  Q )
)  =  ( abs `  ( B  -  Q
) ) )
432, 3, 1, 32, 33, 41, 42chordthmlem3 19875 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( B  -  Q )
) ^ 2 )  =  ( ( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  / 
2 ) ) ) ^ 2 )  +  ( ( abs `  ( B  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 ) ) )
442, 3, 1, 17, 33, 14, 42chordthmlem3 19875 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( P  -  Q )
) ^ 2 )  =  ( ( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  / 
2 ) ) ) ^ 2 )  +  ( ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 ) ) )
4543, 44oveq12d 5728 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( ( abs `  ( B  -  Q
) ) ^ 2 )  -  ( ( abs `  ( P  -  Q ) ) ^ 2 ) )  =  ( ( ( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 )  +  ( ( abs `  ( B  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) ) ) ^ 2 ) )  -  (
( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 )  +  ( ( abs `  ( P  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) ) ) ^ 2 ) ) ) )
462, 3, 16, 33, 14chordthmlem4 19876 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( P  -  A )
)  x.  ( abs `  ( P  -  B
) ) )  =  ( ( ( abs `  ( B  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) ) ) ^ 2 )  -  ( ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  / 
2 ) ) ) ^ 2 ) ) )
4730, 45, 463eqtr4rd 2296 1  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( P  -  A )
)  x.  ( abs `  ( P  -  B
) ) )  =  ( ( ( abs `  ( B  -  Q
) ) ^ 2 )  -  ( ( abs `  ( P  -  Q ) ) ^ 2 ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    = wceq 1619    e. wcel 1621   ` cfv 4592  (class class class)co 5710   CCcc 8615   RRcr 8616   0cc0 8617   1c1 8618    + caddc 8620    x. cmul 8622    - cmin 8917    / cdiv 9303   2c2 9675   [,]cicc 10537   ^cexp 10982   abscabs 11596
This theorem is referenced by:  chordthm  19878
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-5 1533  ax-6 1534  ax-7 1535  ax-gen 1536  ax-8 1623  ax-11 1624  ax-13 1625  ax-14 1626  ax-17 1628  ax-12o 1664  ax-10 1678  ax-9 1684  ax-4 1692  ax-16 1926  ax-ext 2234  ax-rep 4028  ax-sep 4038  ax-nul 4046  ax-pow 4082  ax-pr 4108  ax-un 4403  ax-inf2 7226  ax-cnex 8673  ax-resscn 8674  ax-1cn 8675  ax-icn 8676  ax-addcl 8677  ax-addrcl 8678  ax-mulcl 8679  ax-mulrcl 8680  ax-mulcom 8681  ax-addass 8682  ax-mulass 8683  ax-distr 8684  ax-i2m1 8685  ax-1ne0 8686  ax-1rid 8687  ax-rnegex 8688  ax-rrecex 8689  ax-cnre 8690  ax-pre-lttri 8691  ax-pre-lttrn 8692  ax-pre-ltadd 8693  ax-pre-mulgt0 8694  ax-pre-sup 8695  ax-addf 8696  ax-mulf 8697
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 940  df-3an 941  df-tru 1315  df-ex 1538  df-nf 1540  df-sb 1883  df-eu 2118  df-mo 2119  df-clab 2240  df-cleq 2246  df-clel 2249  df-nfc 2374  df-ne 2414  df-nel 2415  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rab 2516  df-v 2729  df-sbc 2922  df-csb 3010  df-dif 3081  df-un 3083  df-in 3085  df-ss 3089  df-pss 3091  df-nul 3363  df-if 3471  df-pw 3532  df-sn 3550  df-pr 3551  df-tp 3552  df-op 3553  df-uni 3728  df-int 3761  df-iun 3805  df-iin 3806  df-br 3921  df-opab 3975  df-mpt 3976  df-tr 4011  df-eprel 4198  df-id 4202  df-po 4207  df-so 4208  df-fr 4245  df-se 4246  df-we 4247  df-ord 4288  df-on 4289  df-lim 4290  df-suc 4291  df-om 4548  df-xp 4594  df-rel 4595  df-cnv 4596  df-co 4597  df-dm 4598  df-rn 4599  df-res 4600  df-ima 4601  df-fun 4602  df-fn 4603  df-f 4604  df-f1 4605  df-fo 4606  df-f1o 4607  df-fv 4608  df-isom 4609  df-ov 5713  df-oprab 5714  df-mpt2 5715  df-of 5930  df-1st 5974  df-2nd 5975  df-iota 6143  df-riota 6190  df-recs 6274  df-rdg 6309  df-1o 6365  df-2o 6366  df-oadd 6369  df-er 6546  df-map 6660  df-pm 6661  df-ixp 6704  df-en 6750  df-dom 6751  df-sdom 6752  df-fin 6753  df-fi 7049  df-sup 7078  df-oi 7109  df-card 7456  df-cda 7678  df-pnf 8749  df-mnf 8750  df-xr 8751  df-ltxr 8752  df-le 8753  df-sub 8919  df-neg 8920  df-div 9304  df-n 9627  df-2 9684  df-3 9685  df-4 9686  df-5 9687  df-6 9688  df-7 9689  df-8 9690  df-9 9691  df-10 9692  df-n0 9845  df-z 9904  df-dec 10004  df-uz 10110  df-q 10196  df-rp 10234  df-xneg 10331  df-xadd 10332  df-xmul 10333  df-ioo 10538  df-ioc 10539  df-ico 10540  df-icc 10541  df-fz 10661  df-fzo 10749  df-fl 10803  df-mod 10852  df-seq 10925  df-exp 10983  df-fac 11167  df-bc 11194  df-hash 11216  df-shft 11439  df-cj 11461  df-re 11462  df-im 11463  df-sqr 11597  df-abs 11598  df-limsup 11822  df-clim 11839  df-rlim 11840  df-sum 12036  df-ef 12223  df-sin 12225  df-cos 12226  df-pi 12228  df-struct 13024  df-ndx 13025  df-slot 13026  df-base 13027  df-sets 13028  df-ress 13029  df-plusg 13095  df-mulr 13096  df-starv 13097  df-sca 13098  df-vsca 13099  df-tset 13101  df-ple 13102  df-ds 13104  df-hom 13106  df-cco 13107  df-rest 13201  df-topn 13202  df-topgen 13218  df-pt 13219  df-prds 13222  df-xrs 13277  df-0g 13278  df-gsum 13279  df-qtop 13284  df-imas 13285  df-xps 13287  df-mre 13361  df-mrc 13362  df-acs 13363  df-mnd 14202  df-submnd 14251  df-mulg 14327  df-cntz 14628  df-cmn 14926  df-xmet 16205  df-met 16206  df-bl 16207  df-mopn 16208  df-cnfld 16210  df-top 16468  df-bases 16470  df-topon 16471  df-topsp 16472  df-cld 16588  df-ntr 16589  df-cls 16590  df-nei 16667  df-lp 16700  df-perf 16701  df-cn 16789  df-cnp 16790  df-haus 16875  df-tx 17089  df-hmeo 17278  df-fbas 17352  df-fg 17353  df-fil 17373  df-fm 17465  df-flim 17466  df-flf 17467  df-xms 17717  df-ms 17718  df-tms 17719  df-cncf 18214  df-limc 19048  df-dv 19049  df-log 19746
  Copyright terms: Public domain W3C validator