Theorem ishlat3N 38737

Description: The predicate "is a Hilbert lattice". Note that the superposition principle is expressed in the compact form ∃𝑧 ∈ 𝐴(𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧). The exchange property and atomicity are provided by 𝐾 ∈ CvLat, and "minimum height 4" is shown explicitly. (Contributed by NM, 8-Nov-2012.) (New usage is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
ishlat.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐾)
ishlat.l	⊢ ≤ = (le‘𝐾)
ishlat.s	⊢ < = (lt‘𝐾)
ishlat.j	⊢ ∨ = (join‘𝐾)
ishlat.z	⊢ 0 = (0.‘𝐾)
ishlat.u	⊢ 1 = (1.‘𝐾)
ishlat.a	⊢ 𝐴 = (Atoms‘𝐾)

Assertion

Ref	Expression
ishlat3N	⊢ (𝐾 ∈ HL ↔ ((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐵 ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑧 ∈ 𝐵 (( 0 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑦 < 𝑧 ∧ 𝑧 < 1 )))))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧   𝑥,𝐾,𝑦,𝑧

Allowed substitution hints:   < (𝑥,𝑦,𝑧)   1 (𝑥,𝑦,𝑧)   ∨ (𝑥,𝑦,𝑧)   ≤ (𝑥,𝑦,𝑧)   0 (𝑥,𝑦,𝑧)

Proof of Theorem ishlat3N

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ishlat.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐾)
2		ishlat.l	. . 3 ⊢ ≤ = (le‘𝐾)
3		ishlat.s	. . 3 ⊢ < = (lt‘𝐾)
4		ishlat.j	. . 3 ⊢ ∨ = (join‘𝐾)
5		ishlat.z	. . 3 ⊢ 0 = (0.‘𝐾)
6		ishlat.u	. . 3 ⊢ 1 = (1.‘𝐾)
7		ishlat.a	. . 3 ⊢ 𝐴 = (Atoms‘𝐾)
8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	ishlat1 38735	. 2 ⊢ (𝐾 ∈ HL ↔ ((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦))) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐵 ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑧 ∈ 𝐵 (( 0 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑦 < 𝑧 ∧ 𝑧 < 1 )))))
9		simpll3 1211	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → 𝐾 ∈ CvLat)
10		simplrl 774	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ 𝐴)
11		simplrr 775	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ 𝐴)
12		simpr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → 𝑧 ∈ 𝐴)
13	7, 2, 4	cvlsupr3 38727	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐾 ∈ CvLat ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) → ((𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧) ↔ (𝑥 ≠ 𝑦 → (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦)))))
14	9, 10, 11, 12, 13	syl13anc 1369	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ((𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧) ↔ (𝑥 ≠ 𝑦 → (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦)))))
15	14	rexbidva 3170	. . . . . 6 ⊢ (((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 → (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦)))))
16		ne0i 4329	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐴 → 𝐴 ≠ ∅)
17	16	ad2antrl 725	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) → 𝐴 ≠ ∅)
18		r19.37zv 4496	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ≠ ∅ → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 → (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦))) ↔ (𝑥 ≠ 𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦)))))
19	17, 18	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) → (∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 → (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦))) ↔ (𝑥 ≠ 𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦)))))
20	15, 19	bitr2d 280	. . . . 5 ⊢ (((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴)) → ((𝑥 ≠ 𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦))) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧)))
21	20	2ralbidva 3210	. . . 4 ⊢ ((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) → (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦))) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧)))
22	21	anbi1d 629	. . 3 ⊢ ((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) → ((∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦))) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐵 ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑧 ∈ 𝐵 (( 0 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑦 < 𝑧 ∧ 𝑧 < 1 ))) ↔ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐵 ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑧 ∈ 𝐵 (( 0 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑦 < 𝑧 ∧ 𝑧 < 1 )))))
23	22	pm5.32i 574	. 2 ⊢ (((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 → ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑧 ≠ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑦 ∧ 𝑧 ≤ (𝑥 ∨ 𝑦))) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐵 ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑧 ∈ 𝐵 (( 0 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑦 < 𝑧 ∧ 𝑧 < 1 )))) ↔ ((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐵 ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑧 ∈ 𝐵 (( 0 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑦 < 𝑧 ∧ 𝑧 < 1 )))))
24	8, 23	bitri 275	1 ⊢ (𝐾 ∈ HL ↔ ((𝐾 ∈ OML ∧ 𝐾 ∈ CLat ∧ 𝐾 ∈ CvLat) ∧ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ∨ 𝑧) = (𝑦 ∨ 𝑧) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐵 ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑧 ∈ 𝐵 (( 0 < 𝑥 ∧ 𝑥 < 𝑦) ∧ (𝑦 < 𝑧 ∧ 𝑧 < 1 )))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   ≠ wne 2934  ∀wral 3055  ∃wrex 3064  ∅c0 4317   class class class wbr 5141  ‘cfv 6537  (class class class)co 7405  Basecbs 17153  lecple 17213  ltcplt 18273  joincjn 18276  0.cp0 18388  1.cp1 18389  CLatccla 18463  OMLcoml 38558  Atomscatm 38646  CvLatclc 38648  HLchlt 38733

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-id 5567  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-proset 18260  df-poset 18278  df-plt 18295  df-lub 18311  df-glb 18312  df-join 18313  df-meet 18314  df-p0 18390  df-lat 18397  df-covers 38649  df-ats 38650  df-atl 38681  df-cvlat 38705  df-hlat 38734

This theorem is referenced by: (None)