Proof of Theorem chordthmlem4
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | 1re 9918 |
. . . . . . . . 9
⊢ 1 ∈
ℝ |
2 | 1 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℝ) |
3 | | unitssre 12190 |
. . . . . . . . 9
⊢ (0[,]1)
⊆ ℝ |
4 | | chordthmlem4.X |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (0[,]1)) |
5 | 3, 4 | sseldi 3566 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ) |
6 | 2, 5 | resubcld 10337 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈
ℝ) |
7 | 6 | recnd 9947 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (1 − 𝑋) ∈
ℂ) |
8 | 7 | abscld 14023 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) ∈
ℝ) |
9 | 8 | recnd 9947 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) ∈
ℂ) |
10 | | chordthmlem4.B |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ) |
11 | | chordthmlem4.A |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ) |
12 | 10, 11 | subcld 10271 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ) |
13 | 12 | abscld 14023 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝐴)) ∈ ℝ) |
14 | 13 | recnd 9947 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝐴)) ∈ ℂ) |
15 | 5 | recnd 9947 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ) |
16 | 15 | abscld 14023 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) ∈
ℝ) |
17 | 16 | recnd 9947 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) ∈
ℂ) |
18 | 9, 14, 17, 14 | mul4d 10127 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴))) · ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘𝑋)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴))))) |
19 | | chordthmlem4.P |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵))) |
20 | 15, 11 | mulcld 9939 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝑋 · 𝐴) ∈ ℂ) |
21 | 7, 10 | mulcld 9939 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝐵) ∈ ℂ) |
22 | 20, 21 | addcld 9938 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ∈ ℂ) |
23 | 19, 22 | eqeltrd 2688 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ) |
24 | 11, 23, 10, 15 | affineequiv2 24354 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ↔ (𝑃 − 𝐴) = ((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
25 | 19, 24 | mpbid 221 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝑃 − 𝐴) = ((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) |
26 | 25 | fveq2d 6107 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐴)) = (abs‘((1 − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
27 | 7, 12 | absmuld 14041 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 −
𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
28 | 26, 27 | eqtrd 2644 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐴)) = ((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
29 | 23, 10 | abssubd 14040 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐵)) = (abs‘(𝐵 − 𝑃))) |
30 | 11, 23, 10, 15 | affineequiv 24353 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝑃 = ((𝑋 · 𝐴) + ((1 − 𝑋) · 𝐵)) ↔ (𝐵 − 𝑃) = (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
31 | 19, 30 | mpbid 221 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑃) = (𝑋 · (𝐵 − 𝐴))) |
32 | 31 | fveq2d 6107 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑃)) = (abs‘(𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
33 | 15, 12 | absmuld 14041 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑋 · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
34 | 29, 32, 33 | 3eqtrd 2648 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝐵)) = ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
35 | 28, 34 | oveq12d 6567 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴))) · ((abs‘𝑋) · (abs‘(𝐵 − 𝐴))))) |
36 | 14 | sqvald 12867 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2) = ((abs‘(𝐵 − 𝐴)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
37 | 36 | oveq2d 6565 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2)) =
(((abs‘(1 − 𝑋))
· (abs‘𝑋))
· ((abs‘(𝐵
− 𝐴)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴))))) |
38 | 18, 35, 37 | 3eqtr4d 2654 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘𝑋)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2))) |
39 | 2 | recnd 9947 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℂ) |
40 | 39 | halfcld 11154 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈
ℂ) |
41 | 40 | sqcld 12868 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((1 / 2)↑2) ∈
ℂ) |
42 | 2 | rehalfcld 11156 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 / 2) ∈
ℝ) |
43 | 42, 5 | resubcld 10337 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈
ℝ) |
44 | 43 | recnd 9947 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − 𝑋) ∈
ℂ) |
45 | 44 | abscld 14023 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ∈
ℝ) |
46 | 45 | recnd 9947 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ∈
ℂ) |
47 | 46 | sqcld 12868 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘((1 / 2)
− 𝑋))↑2) ∈
ℂ) |
48 | 14 | sqcld 12868 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2) ∈ ℂ) |
49 | 41, 47, 48 | subdird 10366 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((((1 / 2)↑2) −
((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2)) = ((((1 / 2)↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2)) −
(((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2)))) |
50 | | subsq 12834 |
. . . . . . 7
⊢ (((1 / 2)
∈ ℂ ∧ ((1 / 2) − 𝑋) ∈ ℂ) → (((1 / 2)↑2)
− (((1 / 2) − 𝑋)↑2)) = (((1 / 2) + ((1 / 2) −
𝑋)) · ((1 / 2)
− ((1 / 2) − 𝑋)))) |
51 | 40, 44, 50 | syl2anc 691 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((1 / 2)↑2) −
(((1 / 2) − 𝑋)↑2)) = (((1 / 2) + ((1 / 2) −
𝑋)) · ((1 / 2)
− ((1 / 2) − 𝑋)))) |
52 | 40, 40, 15 | addsubassd 10291 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + (1 / 2))
− 𝑋) = ((1 / 2) + ((1
/ 2) − 𝑋))) |
53 | 39 | 2halvesd 11155 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) + (1 / 2)) =
1) |
54 | 53 | oveq1d 6564 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + (1 / 2))
− 𝑋) = (1 −
𝑋)) |
55 | 52, 54 | eqtr3d 2646 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) + ((1 / 2)
− 𝑋)) = (1 −
𝑋)) |
56 | 40, 15 | nncand 10276 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((1 / 2) − ((1 / 2)
− 𝑋)) = 𝑋) |
57 | 55, 56 | oveq12d 6567 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) + ((1 / 2)
− 𝑋)) · ((1 /
2) − ((1 / 2) − 𝑋))) = ((1 − 𝑋) · 𝑋)) |
58 | 51, 57 | eqtr2d 2645 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((1 − 𝑋) · 𝑋) = (((1 / 2)↑2) − (((1 / 2)
− 𝑋)↑2))) |
59 | | 0re 9919 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 0 ∈
ℝ |
60 | 59, 1 | elicc2i 12110 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝑋 ∈ (0[,]1) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤
𝑋 ∧ 𝑋 ≤ 1)) |
61 | 4, 60 | sylib 207 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑋 ∧ 𝑋 ≤ 1)) |
62 | 61 | simp3d 1068 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑋 ≤ 1) |
63 | 5, 2, 62 | abssubge0d 14018 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 −
𝑋)) = (1 − 𝑋)) |
64 | 61 | simp2d 1067 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑋) |
65 | 5, 64 | absidd 14009 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘𝑋) = 𝑋) |
66 | 63, 65 | oveq12d 6567 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) = ((1
− 𝑋) · 𝑋)) |
67 | | absresq 13890 |
. . . . . . 7
⊢ (((1 / 2)
− 𝑋) ∈ ℝ
→ ((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2) = (((1 / 2) − 𝑋)↑2)) |
68 | 43, 67 | syl 17 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((abs‘((1 / 2)
− 𝑋))↑2) = (((1
/ 2) − 𝑋)↑2)) |
69 | 68 | oveq2d 6565 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 / 2)↑2) −
((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2)) = (((1 / 2)↑2) − (((1
/ 2) − 𝑋)↑2))) |
70 | 58, 66, 69 | 3eqtr4d 2654 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) = (((1 /
2)↑2) − ((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2))) |
71 | 70 | oveq1d 6564 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((abs‘(1 −
𝑋)) ·
(abs‘𝑋)) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2)) = ((((1 /
2)↑2) − ((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2))) |
72 | | 2cnd 10970 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 2 ∈
ℂ) |
73 | | 2ne0 10990 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ 2 ≠
0 |
74 | 73 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 2 ≠ 0) |
75 | 10, 72, 74 | divcan4d 10686 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = 𝐵) |
76 | 10 | times2d 11153 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (𝐵 · 2) = (𝐵 + 𝐵)) |
77 | 76 | oveq1d 6564 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐵 · 2) / 2) = ((𝐵 + 𝐵) / 2)) |
78 | 75, 77 | eqtr3d 2646 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((𝐵 + 𝐵) / 2)) |
79 | | chordthmlem4.M |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝑀 = ((𝐴 + 𝐵) / 2)) |
80 | 78, 79 | oveq12d 6567 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) |
81 | 10, 10 | addcld 9938 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐵 + 𝐵) ∈ ℂ) |
82 | 11, 10 | addcld 9938 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ) |
83 | 81, 82, 72, 74 | divsubdird 10719 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = (((𝐵 + 𝐵) / 2) − ((𝐴 + 𝐵) / 2))) |
84 | 10, 11, 10 | pnpcan2d 10309 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) = (𝐵 − 𝐴)) |
85 | 84 | oveq1d 6564 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐵 + 𝐵) − (𝐴 + 𝐵)) / 2) = ((𝐵 − 𝐴) / 2)) |
86 | 80, 83, 85 | 3eqtr2d 2650 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((𝐵 − 𝐴) / 2)) |
87 | 12, 72, 74 | divrec2d 10684 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) / 2) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴))) |
88 | 86, 87 | eqtrd 2644 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑀) = ((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴))) |
89 | 88 | fveq2d 6107 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑀)) = (abs‘((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)))) |
90 | 40, 12 | absmuld 14041 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘((1 / 2)
· (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘(1 / 2))
· (abs‘(𝐵
− 𝐴)))) |
91 | 59 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 0 ∈
ℝ) |
92 | | halfgt0 11125 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ 0 < (1
/ 2) |
93 | 92 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 0 < (1 /
2)) |
94 | 91, 42, 93 | ltled 10064 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 0 ≤ (1 /
2)) |
95 | 42, 94 | absidd 14009 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (abs‘(1 / 2)) = (1 /
2)) |
96 | 95 | oveq1d 6564 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((abs‘(1 / 2))
· (abs‘(𝐵
− 𝐴))) = ((1 / 2)
· (abs‘(𝐵
− 𝐴)))) |
97 | 89, 90, 96 | 3eqtrd 2648 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐵 − 𝑀)) = ((1 / 2) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
98 | 97 | oveq1d 6564 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) = (((1 / 2) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2)) |
99 | 40, 14 | sqmuld 12882 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2) = (((1 / 2)↑2)
· ((abs‘(𝐵
− 𝐴))↑2))) |
100 | 98, 99 | eqtrd 2644 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) = (((1 / 2)↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2))) |
101 | 40, 15, 12 | subdird 10366 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
102 | 88, 31 | oveq12d 6567 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (((1 / 2) · (𝐵 − 𝐴)) − (𝑋 · (𝐵 − 𝐴)))) |
103 | 82 | halfcld 11154 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℂ) |
104 | 79, 103 | eqeltrd 2688 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ) |
105 | 10, 104, 23 | nnncan1d 10305 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝑀) − (𝐵 − 𝑃)) = (𝑃 − 𝑀)) |
106 | 101, 102,
105 | 3eqtr2rd 2651 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝑃 − 𝑀) = (((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) |
107 | 106 | fveq2d 6107 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝑀)) = (abs‘(((1 / 2) − 𝑋) · (𝐵 − 𝐴)))) |
108 | 44, 12 | absmuld 14041 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘(((1 / 2)
− 𝑋) · (𝐵 − 𝐴))) = ((abs‘((1 / 2) − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
109 | 107, 108 | eqtrd 2644 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (abs‘(𝑃 − 𝑀)) = ((abs‘((1 / 2) − 𝑋)) · (abs‘(𝐵 − 𝐴)))) |
110 | 109 | oveq1d 6564 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2) = (((abs‘((1 / 2) −
𝑋)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2)) |
111 | 46, 14 | sqmuld 12882 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((abs‘((1 / 2)
− 𝑋)) ·
(abs‘(𝐵 − 𝐴)))↑2) = (((abs‘((1 /
2) − 𝑋))↑2)
· ((abs‘(𝐵
− 𝐴))↑2))) |
112 | 110, 111 | eqtrd 2644 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2) = (((abs‘((1 / 2) −
𝑋))↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2))) |
113 | 100, 112 | oveq12d 6567 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2)) = ((((1 / 2)↑2) ·
((abs‘(𝐵 −
𝐴))↑2)) −
(((abs‘((1 / 2) − 𝑋))↑2) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2)))) |
114 | 49, 71, 113 | 3eqtr4rd 2655 |
. 2
⊢ (𝜑 → (((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2)) = (((abs‘(1 − 𝑋)) · (abs‘𝑋)) · ((abs‘(𝐵 − 𝐴))↑2))) |
115 | 38, 114 | eqtr4d 2647 |
1
⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝑃 − 𝐴)) · (abs‘(𝑃 − 𝐵))) = (((abs‘(𝐵 − 𝑀))↑2) − ((abs‘(𝑃 − 𝑀))↑2))) |