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

Theorem chordthmlem5 20133
Description: If P is on the segment AB and AQ = BQ, then PA  x. PB = BQ 2  - PQ 2 . This follows from two uses of chordthmlem3 20131 to show that PQ 2 = QM 2  + PM 2 and BQ 2 = QM 2  + BM 2 , so BQ 2  - PQ 2 = (QM 2  + BM 2 )  - (QM 2  + PM 2 ) = BM 2  - PM 2 , which equals PA  x. PB by chordthmlem4 20132. (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 8854 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( A  +  B
)  e.  CC )
54halfcld 9956 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( A  +  B )  /  2
)  e.  CC )
61, 5subcld 9157 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) )  e.  CC )
76abscld 11918 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  RR )
87recnd 8861 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  CC )
98sqcld 11243 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 )  e.  CC )
103, 5subcld 9157 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( B  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) )  e.  CC )
1110abscld 11918 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( B  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  RR )
1211recnd 8861 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( B  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  CC )
1312sqcld 11243 . . 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 10781 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 0 [,] 1 )  C_  RR
16 chordthmlem5.X . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  X  e.  ( 0 [,] 1 ) )
1715, 16sseldi 3178 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  X  e.  RR )
1817recnd 8861 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  X  e.  CC )
1918, 2mulcld 8855 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( X  x.  A
)  e.  CC )
20 ax-1cn 8795 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  CC
2120a1i 10 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  1  e.  CC )
2221, 18subcld 9157 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1  -  X
)  e.  CC )
2322, 3mulcld 8855 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( 1  -  X )  x.  B
)  e.  CC )
2419, 23addcld 8854 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( X  x.  A )  +  ( ( 1  -  X
)  x.  B ) )  e.  CC )
2514, 24eqeltrd 2357 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  CC )
2625, 5subcld 9157 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) )  e.  CC )
2726abscld 11918 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  RR )
2827recnd 8861 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) )  e.  CC )
2928sqcld 11243 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 )  e.  CC )
309, 13, 29pnpcand 9194 . 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 8838 . . . . 5  |-  0  e.  RR
3231a1i 10 . . . 4  |-  ( ph  ->  0  e.  RR )
33 eqidd 2284 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( A  +  B )  /  2
)  =  ( ( A  +  B )  /  2 ) )
342mul02d 9010 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( 0  x.  A
)  =  0 )
3521subid1d 9146 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( 1  -  0 )  =  1 )
3635oveq1d 5873 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( 1  -  0 )  x.  B
)  =  ( 1  x.  B ) )
373mulid2d 8853 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( 1  x.  B
)  =  B )
3836, 37eqtrd 2315 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( 1  -  0 )  x.  B
)  =  B )
3934, 38oveq12d 5876 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( 0  x.  A )  +  ( ( 1  -  0 )  x.  B ) )  =  ( 0  +  B ) )
403addid2d 9013 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( 0  +  B
)  =  B )
4139, 40eqtr2d 2316 . . . 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 20131 . . 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 20131 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( P  -  Q )
) ^ 2 )  =  ( ( ( abs `  ( Q  -  ( ( A  +  B )  / 
2 ) ) ) ^ 2 )  +  ( ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  /  2 ) ) ) ^ 2 ) ) )
4543, 44oveq12d 5876 . 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 20132 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( abs `  ( P  -  A )
)  x.  ( abs `  ( P  -  B
) ) )  =  ( ( ( abs `  ( B  -  (
( A  +  B
)  /  2 ) ) ) ^ 2 )  -  ( ( abs `  ( P  -  ( ( A  +  B )  / 
2 ) ) ) ^ 2 ) ) )
4730, 45, 463eqtr4rd 2326 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 4    = wceq 1623    e. wcel 1684   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   CCcc 8735   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    + caddc 8740    x. cmul 8742    - cmin 9037    / cdiv 9423   2c2 9795   [,]cicc 10659   ^cexp 11104   abscabs 11719
This theorem is referenced by:  chordthm  20134  chordthmALT  28710
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815  ax-addf 8816  ax-mulf 8817
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-of 6078  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-er 6660  df-map 6774  df-pm 6775  df-ixp 6818  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-fi 7165  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-cda 7794  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-4 9806  df-5 9807  df-6 9808  df-7 9809  df-8 9810  df-9 9811  df-10 9812  df-n0 9966  df-z 10025  df-dec 10125  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-xneg 10452  df-xadd 10453  df-xmul 10454  df-ioo 10660  df-ioc 10661  df-ico 10662  df-icc 10663  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-fl 10925  df-mod 10974  df-seq 11047  df-exp 11105  df-fac 11289  df-bc 11316  df-hash 11338  df-shft 11562  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-limsup 11945  df-clim 11962  df-rlim 11963  df-sum 12159  df-ef 12349  df-sin 12351  df-cos 12352  df-pi 12354  df-struct 13150  df-ndx 13151  df-slot 13152  df-base 13153  df-sets 13154  df-ress 13155  df-plusg 13221  df-mulr 13222  df-starv 13223  df-sca 13224  df-vsca 13225  df-tset 13227  df-ple 13228  df-ds 13230  df-hom 13232  df-cco 13233  df-rest 13327  df-topn 13328  df-topgen 13344  df-pt 13345  df-prds 13348  df-xrs 13403  df-0g 13404  df-gsum 13405  df-qtop 13410  df-imas 13411  df-xps 13413  df-mre 13488  df-mrc 13489  df-acs 13491  df-mnd 14367  df-submnd 14416  df-mulg 14492  df-cntz 14793  df-cmn 15091  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-cnfld 16378  df-top 16636  df-bases 16638  df-topon 16639  df-topsp 16640  df-cld 16756  df-ntr 16757  df-cls 16758  df-nei 16835  df-lp 16868  df-perf 16869  df-cn 16957  df-cnp 16958  df-haus 17043  df-tx 17257  df-hmeo 17446  df-fbas 17520  df-fg 17521  df-fil 17541  df-fm 17633  df-flim 17634  df-flf 17635  df-xms 17885  df-ms 17886  df-tms 17887  df-cncf 18382  df-limc 19216  df-dv 19217  df-log 19914
  Copyright terms: Public domain W3C validator