Mathbox for Scott Fenton < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  btwnconn3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem btwnconn3 31380
 Description: Inner connectivity law for betweenness. Theorem 5.3 of [Schwabhauser] p. 41. (Contributed by Scott Fenton, 9-Oct-2013.)
Assertion
Ref Expression
btwnconn3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))

Proof of Theorem btwnconn3
Dummy variable 𝑝 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp1 1054 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝑁 ∈ ℕ)
2 simp3r 1083 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))
3 simp2l 1080 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
4 btwndiff 31304 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁)) → ∃𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝))
51, 2, 3, 4syl3anc 1318 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ∃𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝))
6 simprlr 799 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴𝑝)
76necomd 2837 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝑝𝐴)
8 simpl1 1057 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
9 simpl2l 1107 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁))
10 simpl2r 1108 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁))
11 simpr 476 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁))
12 simpl3r 1110 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))
13 simprrl 800 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩)
148, 10, 9, 12, 13btwncomand 31292 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐵 Btwn ⟨𝐷, 𝐴⟩)
15 simprll 798 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩)
168, 12, 10, 9, 11, 14, 15btwnexch3and 31298 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝐵, 𝑝⟩)
178, 9, 10, 11, 16btwncomand 31292 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩)
18 simpl3l 1109 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))
19 simprrr 801 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩)
208, 18, 9, 12, 19btwncomand 31292 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐶 Btwn ⟨𝐷, 𝐴⟩)
218, 12, 18, 9, 11, 20, 15btwnexch3and 31298 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝐶, 𝑝⟩)
228, 9, 18, 11, 21btwncomand 31292 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩)
237, 17, 223jca 1235 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩))) → (𝑝𝐴𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩ ∧ 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩))
2423ex 449 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩)) → (𝑝𝐴𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩ ∧ 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩)))
25 btwnconn2 31379 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((𝑝𝐴𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩ ∧ 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
268, 11, 9, 10, 18, 25syl122anc 1327 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → ((𝑝𝐴𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐵⟩ ∧ 𝐴 Btwn ⟨𝑝, 𝐶⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
2724, 26syld 46 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → (((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) ∧ (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩)) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
2827expd 451 . . 3 (((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) ∧ 𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)) → ((𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) → ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩))))
2928rexlimdva 3013 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → (∃𝑝 ∈ (𝔼‘𝑁)(𝐴 Btwn ⟨𝐷, 𝑝⟩ ∧ 𝐴𝑝) → ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩))))
305, 29mpd 15 1 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐵 ∈ (𝔼‘𝑁)) ∧ (𝐶 ∈ (𝔼‘𝑁) ∧ 𝐷 ∈ (𝔼‘𝑁))) → ((𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩ ∧ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐷⟩) → (𝐵 Btwn ⟨𝐴, 𝐶⟩ ∨ 𝐶 Btwn ⟨𝐴, 𝐵⟩)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∨ wo 382   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  ∃wrex 2897  ⟨cop 4131   class class class wbr 4583  ‘cfv 5804  ℕcn 10897  𝔼cee 25568   Btwn cbtwn 25569 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-inf2 8421  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-fal 1481  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-se 4998  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-isom 5813  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-oi 8298  df-card 8648  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-rp 11709  df-ico 12052  df-icc 12053  df-fz 12198  df-fzo 12335  df-seq 12664  df-exp 12723  df-hash 12980  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-clim 14067  df-sum 14265  df-ee 25571  df-btwn 25572  df-cgr 25573  df-ofs 31260  df-colinear 31316  df-ifs 31317  df-cgr3 31318  df-fs 31319 This theorem is referenced by:  midofsegid  31381  outsideoftr  31406  lineelsb2  31425
 Copyright terms: Public domain W3C validator