-- Mathlib/Geometry/Euclidean/Angle/Oriented/Affine.lean
theorem _root_.Collinear.oangle_sign_of_sameRay_vsub {p₁ p₂ p₃ p₄ : P} (p₅ : P) (hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂)
    (hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄) (hc : Collinear ℝ ({p₁, p₂, p₃, p₄} : Set P))
    (hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)) : (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign

Proof state:
case pos
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : Collinear ℝ {p₁, p₅, p₂}
hc₅₁₂₃₄ : Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂, p₃, p₄}
hc₅₃₄ : Collinear ℝ {p₃, p₅, p₄}
hs₁₅₂ : (∡ p₁ p₅ p₂).sign = 0
hs₃₅₄ : (∡ p₃ p₅ p₄).sign = 0
⊢ (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign

Tactic:
rw [hs₁₅₂, hs₃₅₄]

Result:
no goals

Proof state:
case pos
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
⊢ (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign

Tactic:
have hc₅₁₂₃₄ : Collinear ℝ ({p₅, p₁, p₂, p₃, p₄} : Set P) :=
  (hc.collinear_insert_iff_of_ne (Set.mem_insert _ _)
    (Set.mem_insert_of_mem _ (Set.mem_insert _ _)) hp₁p₂).2 hc₅₁₂

Result:
case pos
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
hc₅₁₂₃₄ : Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂, p₃, p₄}
⊢ (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign

Proof state:
case neg
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : ¬Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
s : Set (P × P × P) := (fun x => (↑x.1, p₅, x.2 +ᵥ ↑x.1)) '' Set.univ ×ˢ {v | SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) v ∧ v ≠ 0}
hco : IsConnected s
hf : ContinuousOn (fun p => ∡ p.1 p.2.1 p.2.2) s
hsp : ∀ p ∈ s, ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ 0 ∧ ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ ↑π
hp₁p₂s : (p₁, p₅, p₂) ∈ s
hp₃p₄s : (p₃, p₅, p₄) ∈ s
⊢ (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign

Tactic:
convert Real.Angle.sign_eq_of_continuousOn hco hf hsp hp₃p₄s hp₁p₂s

Result:
no goals

Proof state:
case mk.mk.intro.mk.mk.intro.intro.intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : ¬Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
s : Set (P × P × P) := (fun x => (↑x.1, p₅, x.2 +ᵥ ↑x.1)) '' Set.univ ×ˢ {v | SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) v ∧ v ≠ 0}
hco : IsConnected s
hf : ContinuousOn (fun p => ∡ p.1 p.2.1 p.2.2) s
v : V
q : P
hq : q ∈ affineSpan ℝ {p₁, p₂}
hv : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (⟨q, hq⟩, v).2 ∧ (⟨q, hq⟩, v).2 ≠ 0
⊢ ∡ (↑(⟨q, hq⟩, v).1) p₅ ((⟨q, hq⟩, v).2 +ᵥ ↑(⟨q, hq⟩, v).1) ≠ 0 ∧
    ∡ (↑(⟨q, hq⟩, v).1) p₅ ((⟨q, hq⟩, v).2 +ᵥ ↑(⟨q, hq⟩, v).1) ≠ ↑π

Tactic:
dsimp only [Subtype.coe_mk, Set.mem_setOf] at hv ⊢

Result:
case mk.mk.intro.mk.mk.intro.intro.intro
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : ¬Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
s : Set (P × P × P) := (fun x => (↑x.1, p₅, x.2 +ᵥ ↑x.1)) '' Set.univ ×ˢ {v | SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) v ∧ v ≠ 0}
hco : IsConnected s
hf : ContinuousOn (fun p => ∡ p.1 p.2.1 p.2.2) s
v : V
q : P
hq : q ∈ affineSpan ℝ {p₁, p₂}
hv : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) v ∧ v ≠ 0
⊢ ∡ q p₅ (v +ᵥ q) ≠ 0 ∧ ∡ q p₅ (v +ᵥ q) ≠ ↑π

Proof state:
case neg
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : ¬Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
s : Set (P × P × P) := (fun x => (↑x.1, p₅, x.2 +ᵥ ↑x.1)) '' Set.univ ×ˢ {v | SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) v ∧ v ≠ 0}
hco : IsConnected s
hf : ContinuousOn (fun p => ∡ p.1 p.2.1 p.2.2) s
hsp : ∀ p ∈ s, ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ 0 ∧ ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ ↑π
⊢ (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign

Tactic:
have hp₁p₂s : (p₁, p₅, p₂) ∈ s := by
  simp_rw [s, Set.mem_image, Set.mem_prod, Set.mem_setOf, Set.mem_univ, true_and,
    Prod.ext_iff]
  refine ⟨⟨⟨p₁, left_mem_affineSpan_pair ℝ _ _⟩, p₂ -ᵥ p₁⟩,
    ⟨SameRay.rfl, vsub_ne_zero.2 hp₁p₂.symm⟩, ?_⟩
  simp

Result:
case neg
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : ¬Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
s : Set (P × P × P) := (fun x => (↑x.1, p₅, x.2 +ᵥ ↑x.1)) '' Set.univ ×ˢ {v | SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) v ∧ v ≠ 0}
hco : IsConnected s
hf : ContinuousOn (fun p => ∡ p.1 p.2.1 p.2.2) s
hsp : ∀ p ∈ s, ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ 0 ∧ ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ ↑π
hp₁p₂s : (p₁, p₅, p₂) ∈ s
⊢ (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign

Proof state:
case neg
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : ¬Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
s : Set (P × P × P) := (fun x => (↑x.1, p₅, x.2 +ᵥ ↑x.1)) '' Set.univ ×ˢ {v | SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) v ∧ v ≠ 0}
hco : IsConnected s
hf : ContinuousOn (fun p => ∡ p.1 p.2.1 p.2.2) s
hsp : ∀ p ∈ s, ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ 0 ∧ ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ ↑π
hp₁p₂s : (p₁, p₅, p₂) ∈ s
⊢ (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign

Tactic:
have hp₃p₄s : (p₃, p₅, p₄) ∈ s := by
  simp_rw [s, Set.mem_image, Set.mem_prod, Set.mem_setOf, Set.mem_univ, true_and,
    Prod.ext_iff]
  refine ⟨⟨⟨p₃, hc.mem_affineSpan_of_mem_of_ne (Set.mem_insert _ _)
    (Set.mem_insert_of_mem _ (Set.mem_insert _ _))
    (Set.mem_insert_of_mem _ (Set.mem_insert_of_mem _ (Set.mem_insert _ _))) hp₁p₂⟩, p₄ -ᵥ p₃⟩,
    ⟨hr, vsub_ne_zero.2 hp₃p₄.symm⟩, ?_⟩
  simp

Result:
case neg
V : Type u_1
P : Type u_2
inst✝⁴ : NormedAddCommGroup V
inst✝³ : InnerProductSpace ℝ V
inst✝² : MetricSpace P
inst✝¹ : NormedAddTorsor V P
hd2 : Fact (finrank ℝ V = 2)
inst✝ : Oriented ℝ V (Fin 2)
p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₃p₄ : p₃ ≠ p₄
hc : Collinear ℝ {p₁, p₂, p₃, p₄}
hr : SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) (p₄ -ᵥ p₃)
hc₅₁₂ : ¬Collinear ℝ {p₅, p₁, p₂}
s : Set (P × P × P) := (fun x => (↑x.1, p₅, x.2 +ᵥ ↑x.1)) '' Set.univ ×ˢ {v | SameRay ℝ (p₂ -ᵥ p₁) v ∧ v ≠ 0}
hco : IsConnected s
hf : ContinuousOn (fun p => ∡ p.1 p.2.1 p.2.2) s
hsp : ∀ p ∈ s, ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ 0 ∧ ∡ p.1 p.2.1 p.2.2 ≠ ↑π
hp₁p₂s : (p₁, p₅, p₂) ∈ s
hp₃p₄s : (p₃, p₅, p₄) ∈ s
⊢ (∡ p₁ p₅ p₂).sign = (∡ p₃ p₅ p₄).sign