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

Theorem ssscongptld 24772
 Description: If two triangles have equal sides, one angle in one triangle has the same cosine as the corresponding angle in the other triangle. This is a partial form of the SSS congruence theorem. This theorem is proven by using lawcos 24766 on both triangles to express one side in terms of the other two, and then equating these expressions and reducing this algebraically to get an equality of cosines of angles. (Contributed by David Moews, 28-Feb-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
ssscongptld.angdef 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
ssscongptld.1 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
ssscongptld.2 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
ssscongptld.3 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
ssscongptld.4 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
ssscongptld.5 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
ssscongptld.6 (𝜑𝐺 ∈ ℂ)
ssscongptld.7 (𝜑𝐴𝐵)
ssscongptld.8 (𝜑𝐵𝐶)
ssscongptld.9 (𝜑𝐷𝐸)
ssscongptld.10 (𝜑𝐸𝐺)
ssscongptld.11 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝐵)) = (abs‘(𝐷𝐸)))
ssscongptld.12 (𝜑 → (abs‘(𝐵𝐶)) = (abs‘(𝐸𝐺)))
ssscongptld.13 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐴)) = (abs‘(𝐺𝐷)))
Assertion
Ref Expression
ssscongptld (𝜑 → (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))) = (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐶,𝑦   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝐸,𝑦   𝑥,𝐺,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem ssscongptld
StepHypRef Expression
1 negpitopissre 24506 . . . . 5 (-π(,]π) ⊆ ℝ
2 ax-resscn 10205 . . . . 5 ℝ ⊆ ℂ
31, 2sstri 3753 . . . 4 (-π(,]π) ⊆ ℂ
4 ssscongptld.angdef . . . . 5 𝐹 = (𝑥 ∈ (ℂ ∖ {0}), 𝑦 ∈ (ℂ ∖ {0}) ↦ (ℑ‘(log‘(𝑦 / 𝑥))))
5 ssscongptld.1 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
6 ssscongptld.2 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
75, 6subcld 10604 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝐵) ∈ ℂ)
8 ssscongptld.7 . . . . . 6 (𝜑𝐴𝐵)
95, 6, 8subne0d 10613 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝐵) ≠ 0)
10 ssscongptld.3 . . . . . 6 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
1110, 6subcld 10604 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶𝐵) ∈ ℂ)
12 ssscongptld.8 . . . . . . 7 (𝜑𝐵𝐶)
1312necomd 2987 . . . . . 6 (𝜑𝐶𝐵)
1410, 6, 13subne0d 10613 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶𝐵) ≠ 0)
154, 7, 9, 11, 14angcld 24755 . . . 4 (𝜑 → ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) ∈ (-π(,]π))
163, 15sseldi 3742 . . 3 (𝜑 → ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) ∈ ℂ)
1716coscld 15080 . 2 (𝜑 → (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))) ∈ ℂ)
18 ssscongptld.4 . . . . . 6 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
19 ssscongptld.5 . . . . . 6 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
2018, 19subcld 10604 . . . . 5 (𝜑 → (𝐷𝐸) ∈ ℂ)
21 ssscongptld.9 . . . . . 6 (𝜑𝐷𝐸)
2218, 19, 21subne0d 10613 . . . . 5 (𝜑 → (𝐷𝐸) ≠ 0)
23 ssscongptld.6 . . . . . 6 (𝜑𝐺 ∈ ℂ)
2423, 19subcld 10604 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺𝐸) ∈ ℂ)
25 ssscongptld.10 . . . . . . 7 (𝜑𝐸𝐺)
2625necomd 2987 . . . . . 6 (𝜑𝐺𝐸)
2723, 19, 26subne0d 10613 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺𝐸) ≠ 0)
284, 20, 22, 24, 27angcld 24755 . . . 4 (𝜑 → ((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)) ∈ (-π(,]π))
293, 28sseldi 3742 . . 3 (𝜑 → ((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)) ∈ ℂ)
3029coscld 15080 . 2 (𝜑 → (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))) ∈ ℂ)
3120abscld 14394 . . . 4 (𝜑 → (abs‘(𝐷𝐸)) ∈ ℝ)
3231recnd 10280 . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐷𝐸)) ∈ ℂ)
3324abscld 14394 . . . 4 (𝜑 → (abs‘(𝐺𝐸)) ∈ ℝ)
3433recnd 10280 . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐺𝐸)) ∈ ℂ)
3532, 34mulcld 10272 . 2 (𝜑 → ((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) ∈ ℂ)
3620, 22absne0d 14405 . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐷𝐸)) ≠ 0)
3724, 27absne0d 14405 . . 3 (𝜑 → (abs‘(𝐺𝐸)) ≠ 0)
3832, 34, 36, 37mulne0d 10891 . 2 (𝜑 → ((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) ≠ 0)
39 ssscongptld.11 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝐵)) = (abs‘(𝐷𝐸)))
40 ssscongptld.12 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐵𝐶)) = (abs‘(𝐸𝐺)))
4110, 6abssubd 14411 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐵)) = (abs‘(𝐵𝐶)))
4223, 19abssubd 14411 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐺𝐸)) = (abs‘(𝐸𝐺)))
4340, 41, 423eqtr4d 2804 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐵)) = (abs‘(𝐺𝐸)))
4439, 43oveq12d 6832 . . . 4 (𝜑 → ((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) = ((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))))
4544oveq1d 6829 . . 3 (𝜑 → (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))) = (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))
4639, 32eqeltrd 2839 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝐵)) ∈ ℂ)
4743, 34eqeltrd 2839 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐵)) ∈ ℂ)
4846, 47mulcld 10272 . . . . 5 (𝜑 → ((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) ∈ ℂ)
4948, 17mulcld 10272 . . . 4 (𝜑 → (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))) ∈ ℂ)
5035, 30mulcld 10272 . . . 4 (𝜑 → (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))) ∈ ℂ)
51 2cnd 11305 . . . 4 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
52 2ne0 11325 . . . . 5 2 ≠ 0
5352a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 2 ≠ 0)
5432sqcld 13220 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs‘(𝐷𝐸))↑2) ∈ ℂ)
5534sqcld 13220 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs‘(𝐺𝐸))↑2) ∈ ℂ)
5654, 55addcld 10271 . . . . 5 (𝜑 → (((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) ∈ ℂ)
5751, 49mulcld 10272 . . . . 5 (𝜑 → (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))))) ∈ ℂ)
5851, 50mulcld 10272 . . . . 5 (𝜑 → (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))))) ∈ ℂ)
5939oveq1d 6829 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((abs‘(𝐴𝐵))↑2) = ((abs‘(𝐷𝐸))↑2))
6043oveq1d 6829 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((abs‘(𝐶𝐵))↑2) = ((abs‘(𝐺𝐸))↑2))
6159, 60oveq12d 6832 . . . . . . 7 (𝜑 → (((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) = (((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)))
6261oveq1d 6829 . . . . . 6 (𝜑 → ((((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))))
63 ssscongptld.13 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘(𝐶𝐴)) = (abs‘(𝐺𝐷)))
6463oveq1d 6829 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘(𝐶𝐴))↑2) = ((abs‘(𝐺𝐷))↑2))
65 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐴𝐵)) = (abs‘(𝐴𝐵))
66 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐶𝐵)) = (abs‘(𝐶𝐵))
67 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐶𝐴)) = (abs‘(𝐶𝐴))
68 eqid 2760 . . . . . . . . 9 ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)) = ((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))
694, 65, 66, 67, 68lawcos 24766 . . . . . . . 8 (((𝐶 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ (𝐶𝐵𝐴𝐵)) → ((abs‘(𝐶𝐴))↑2) = ((((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))))
7010, 5, 6, 13, 8, 69syl32anc 1485 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘(𝐶𝐴))↑2) = ((((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))))
71 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐷𝐸)) = (abs‘(𝐷𝐸))
72 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐺𝐸)) = (abs‘(𝐺𝐸))
73 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (abs‘(𝐺𝐷)) = (abs‘(𝐺𝐷))
74 eqid 2760 . . . . . . . . 9 ((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)) = ((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))
754, 71, 72, 73, 74lawcos 24766 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ ℂ ∧ 𝐷 ∈ ℂ ∧ 𝐸 ∈ ℂ) ∧ (𝐺𝐸𝐷𝐸)) → ((abs‘(𝐺𝐷))↑2) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))))
7623, 18, 19, 26, 21, 75syl32anc 1485 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘(𝐺𝐷))↑2) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))))
7764, 70, 763eqtr3d 2802 . . . . . 6 (𝜑 → ((((abs‘(𝐴𝐵))↑2) + ((abs‘(𝐶𝐵))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))))
7862, 77eqtr3d 2796 . . . . 5 (𝜑 → ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))))) = ((((abs‘(𝐷𝐸))↑2) + ((abs‘(𝐺𝐸))↑2)) − (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))))
7956, 57, 58, 78subcand 10645 . . . 4 (𝜑 → (2 · (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))))) = (2 · (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))))))
8049, 50, 51, 53, 79mulcanad 10874 . . 3 (𝜑 → (((abs‘(𝐴𝐵)) · (abs‘(𝐶𝐵))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))) = (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))
8145, 80eqtr3d 2796 . 2 (𝜑 → (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵)))) = (((abs‘(𝐷𝐸)) · (abs‘(𝐺𝐸))) · (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸)))))
8217, 30, 35, 38, 81mulcanad 10874 1 (𝜑 → (cos‘((𝐴𝐵)𝐹(𝐶𝐵))) = (cos‘((𝐷𝐸)𝐹(𝐺𝐸))))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1632   ∈ wcel 2139   ≠ wne 2932   ∖ cdif 3712  {csn 4321  ‘cfv 6049  (class class class)co 6814   ↦ cmpt2 6816  ℂcc 10146  ℝcr 10147  0cc0 10148   + caddc 10151   · cmul 10153   − cmin 10478  -cneg 10479   / cdiv 10896  2c2 11282  (,]cioc 12389  ↑cexp 13074  ℑcim 14057  abscabs 14193  cosccos 15014  πcpi 15016  logclog 24521 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-inf2 8713  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225  ax-pre-sup 10226  ax-addf 10227  ax-mulf 10228 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-iin 4675  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-of 7063  df-om 7232  df-1st 7334  df-2nd 7335  df-supp 7465  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-1o 7730  df-2o 7731  df-oadd 7734  df-er 7913  df-map 8027  df-pm 8028  df-ixp 8077  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-fin 8127  df-fsupp 8443  df-fi 8484  df-sup 8515  df-inf 8516  df-oi 8582  df-card 8975  df-cda 9202  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-div 10897  df-nn 11233  df-2 11291  df-3 11292  df-4 11293  df-5 11294  df-6 11295  df-7 11296  df-8 11297  df-9 11298  df-n0 11505  df-z 11590  df-dec 11706  df-uz 11900  df-q 12002  df-rp 12046  df-xneg 12159  df-xadd 12160  df-xmul 12161  df-ioo 12392  df-ioc 12393  df-ico 12394  df-icc 12395  df-fz 12540  df-fzo 12680  df-fl 12807  df-mod 12883  df-seq 13016  df-exp 13075  df-fac 13275  df-bc 13304  df-hash 13332  df-shft 14026  df-cj 14058  df-re 14059  df-im 14060  df-sqrt 14194  df-abs 14195  df-limsup 14421  df-clim 14438  df-rlim 14439  df-sum 14636  df-ef 15017  df-sin 15019  df-cos 15020  df-pi 15022  df-struct 16081  df-ndx 16082  df-slot 16083  df-base 16085  df-sets 16086  df-ress 16087  df-plusg 16176  df-mulr 16177  df-starv 16178  df-sca 16179  df-vsca 16180  df-ip 16181  df-tset 16182  df-ple 16183  df-ds 16186  df-unif 16187  df-hom 16188  df-cco 16189  df-rest 16305  df-topn 16306  df-0g 16324  df-gsum 16325  df-topgen 16326  df-pt 16327  df-prds 16330  df-xrs 16384  df-qtop 16389  df-imas 16390  df-xps 16392  df-mre 16468  df-mrc 16469  df-acs 16471  df-mgm 17463  df-sgrp 17505  df-mnd 17516  df-submnd 17557  df-mulg 17762  df-cntz 17970  df-cmn 18415  df-psmet 19960  df-xmet 19961  df-met 19962  df-bl 19963  df-mopn 19964  df-fbas 19965  df-fg 19966  df-cnfld 19969  df-top 20921  df-topon 20938  df-topsp 20959  df-bases 20972  df-cld 21045  df-ntr 21046  df-cls 21047  df-nei 21124  df-lp 21162  df-perf 21163  df-cn 21253  df-cnp 21254  df-haus 21341  df-tx 21587  df-hmeo 21780  df-fil 21871  df-fm 21963  df-flim 21964  df-flf 21965  df-xms 22346  df-ms 22347  df-tms 22348  df-cncf 22902  df-limc 23849  df-dv 23850  df-log 24523 This theorem is referenced by:  chordthmlem  24779
 Copyright terms: Public domain W3C validator