Theorem nonbooli 31912

Description: A Hilbert lattice with two or more dimensions fails the distributive law and therefore cannot be a Boolean algebra. This counterexample demonstrates a condition where ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨_ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) = 0_ℋ but (𝐻 ∩ (𝐹 ∨_ℋ 𝐺)) ≠ 0_ℋ. The antecedent specifies that the vectors 𝐴 and 𝐵 are nonzero and non-colinear. The last three hypotheses assign one-dimensional subspaces to 𝐹, 𝐺, and 𝐻. (Contributed by NM, 1-Nov-2005.) (New usage is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
nonbool.1	⊢ 𝐴 ∈ ℋ
nonbool.2	⊢ 𝐵 ∈ ℋ
nonbool.3	⊢ 𝐹 = (span‘{𝐴})
nonbool.4	⊢ 𝐺 = (span‘{𝐵})
nonbool.5	⊢ 𝐻 = (span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)})

Assertion

Ref	Expression
nonbooli	⊢ (¬ (𝐴 ∈ 𝐺 ∨ 𝐵 ∈ 𝐹) → (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) ≠ ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)))

Proof of Theorem nonbooli

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nonbool.1	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐴 ∈ ℋ
2		nonbool.2	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐵 ∈ ℋ
3	1, 2	hvaddcli 31279	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ ℋ
4		spansnid 31824	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ ℋ → (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}))
5	3, 4	ax-mp 5	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)})
6		nonbool.5	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐻 = (span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)})
7	5, 6	eleqtrri 2864	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ 𝐻
8		nonbool.3	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐹 = (span‘{𝐴})
9	1	spansnchi 31823	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (span‘{𝐴}) ∈ Cℋ
10	9	chshii 31488	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (span‘{𝐴}) ∈ Sℋ
11	8, 10	eqeltri 2861	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐹 ∈ Sℋ
12		nonbool.4	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐺 = (span‘{𝐵})
13	2	spansnchi 31823	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (span‘{𝐵}) ∈ Cℋ
14	13	chshii 31488	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (span‘{𝐵}) ∈ Sℋ
15	12, 14	eqeltri 2861	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐺 ∈ Sℋ
16	11, 15	shsleji 31631	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹 +ℋ 𝐺) ⊆ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)
17		spansnid 31824	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐴 ∈ ℋ → 𝐴 ∈ (span‘{𝐴}))
18	1, 17	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐴 ∈ (span‘{𝐴})
19	18, 8	eleqtrri 2864	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐴 ∈ 𝐹
20		spansnid 31824	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐵 ∈ ℋ → 𝐵 ∈ (span‘{𝐵}))
21	2, 20	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐵 ∈ (span‘{𝐵})
22	21, 12	eleqtrri 2864	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐵 ∈ 𝐺
23	11, 15	shsvai 31625	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝐹 ∧ 𝐵 ∈ 𝐺) → (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐹 +ℋ 𝐺))
24	19, 22, 23	mp2an 704	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐹 +ℋ 𝐺)
25	16, 24	sselii 3936	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)
26		elin 3923	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) ↔ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ 𝐻 ∧ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)))
27	7, 25, 26	mpbir2an 723	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺))
28		eleq2 2854	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ → ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) ↔ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ 0ℋ))
29	27, 28	mpbii 236	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ → (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ 0ℋ)
30		elch0 31515	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ 0ℋ ↔ (𝐴 +ℎ 𝐵) = 0ℎ)
31	29, 30	sylib 221	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ → (𝐴 +ℎ 𝐵) = 0ℎ)
32		ch0 31489	. . . . . . . 8 ⊢ ((span‘{𝐴}) ∈ Cℋ → 0ℎ ∈ (span‘{𝐴}))
33	9, 32	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ 0ℎ ∈ (span‘{𝐴})
34	31, 33	eqeltrdi 2873	. . . . . 6 ⊢ ((𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ → (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}))
35	8	eleq2i 2857	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ 𝐹 ↔ 𝐵 ∈ (span‘{𝐴}))
36		sumspansn 31910	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℋ) → ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}) ↔ 𝐵 ∈ (span‘{𝐴})))
37	1, 2, 36	mp2an 704	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}) ↔ 𝐵 ∈ (span‘{𝐴}))
38	35, 37	bitr4i 281	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ 𝐹 ↔ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}))
39	34, 38	sylibr 237	. . . . 5 ⊢ ((𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ → 𝐵 ∈ 𝐹)
40	39	con3i 155	. . . 4 ⊢ (¬ 𝐵 ∈ 𝐹 → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ)
41	40	adantl 486	. . 3 ⊢ ((¬ 𝐴 ∈ 𝐺 ∧ ¬ 𝐵 ∈ 𝐹) → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ)
42	6, 8	ineq12i 4173	. . . . . 6 ⊢ (𝐻 ∩ 𝐹) = ((span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐴}))
43	3, 1	spansnm0i 31911	. . . . . . 7 ⊢ (¬ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}) → ((span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐴})) = 0ℋ)
44	38, 43	sylnbi 333	. . . . . 6 ⊢ (¬ 𝐵 ∈ 𝐹 → ((span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐴})) = 0ℋ)
45	42, 44	eqtrid 2812	. . . . 5 ⊢ (¬ 𝐵 ∈ 𝐹 → (𝐻 ∩ 𝐹) = 0ℋ)
46	6, 12	ineq12i 4173	. . . . . 6 ⊢ (𝐻 ∩ 𝐺) = ((span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐵}))
47		sumspansn 31910	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → ((𝐵 +ℎ 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ 𝐴 ∈ (span‘{𝐵})))
48	2, 1, 47	mp2an 704	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 +ℎ 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ 𝐴 ∈ (span‘{𝐵}))
49	1, 2	hvcomi 31280	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) = (𝐵 +ℎ 𝐴)
50	49	eleq1i 2856	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ (𝐵 +ℎ 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}))
51	12	eleq2i 2857	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝐺 ↔ 𝐴 ∈ (span‘{𝐵}))
52	48, 50, 51	3bitr4ri 307	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ 𝐺 ↔ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐵}))
53	3, 2	spansnm0i 31911	. . . . . . 7 ⊢ (¬ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐵}) → ((span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐵})) = 0ℋ)
54	52, 53	sylnbi 333	. . . . . 6 ⊢ (¬ 𝐴 ∈ 𝐺 → ((span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐵})) = 0ℋ)
55	46, 54	eqtrid 2812	. . . . 5 ⊢ (¬ 𝐴 ∈ 𝐺 → (𝐻 ∩ 𝐺) = 0ℋ)
56	45, 55	oveqan12rd 7420	. . . 4 ⊢ ((¬ 𝐴 ∈ 𝐺 ∧ ¬ 𝐵 ∈ 𝐹) → ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) = (0ℋ ∨ℋ 0ℋ))
57		h0elch 31516	. . . . 5 ⊢ 0ℋ ∈ Cℋ
58	57	chj0i 31716	. . . 4 ⊢ (0ℋ ∨ℋ 0ℋ) = 0ℋ
59	56, 58	eqtrdi 2816	. . 3 ⊢ ((¬ 𝐴 ∈ 𝐺 ∧ ¬ 𝐵 ∈ 𝐹) → ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) = 0ℋ)
60		eqeq2 2777	. . . . 5 ⊢ (((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) = 0ℋ → ((𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) ↔ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ))
61	60	notbid 321	. . . 4 ⊢ (((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) = 0ℋ → (¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) ↔ ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ))
62	61	biimparc 484	. . 3 ⊢ ((¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ ∧ ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) = 0ℋ) → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)))
63	41, 59, 62	syl2anc 595	. 2 ⊢ ((¬ 𝐴 ∈ 𝐺 ∧ ¬ 𝐵 ∈ 𝐹) → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)))
64		ioran 999	. 2 ⊢ (¬ (𝐴 ∈ 𝐺 ∨ 𝐵 ∈ 𝐹) ↔ (¬ 𝐴 ∈ 𝐺 ∧ ¬ 𝐵 ∈ 𝐹))
65		df-ne 2961	. 2 ⊢ ((𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) ≠ ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) ↔ ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)))
66	63, 64, 65	3imtr4i 295	1 ⊢ (¬ (𝐴 ∈ 𝐺 ∨ 𝐵 ∈ 𝐹) → (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) ≠ ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∨ wo 860   = wceq 1563   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2960   ∩ cin 3906  {csn 4585  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400   ℋchba 31180   +_ℎ cva 31181  0_ℎc0v 31185   S_ℋ csh 31189   C_ℋ cch 31190   +_ℋ cph 31192  spancspn 31193   ∨_ℋ chj 31194  0_ℋc0h 31196

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-inf2 9598  ax-cc 10407  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165  ax-pre-sup 11166  ax-addf 11167  ax-mulf 11168  ax-hilex 31260  ax-hfvadd 31261  ax-hvcom 31262  ax-hvass 31263  ax-hv0cl 31264  ax-hvaddid 31265  ax-hfvmul 31266  ax-hvmulid 31267  ax-hvmulass 31268  ax-hvdistr1 31269  ax-hvdistr2 31270  ax-hvmul0 31271  ax-hfi 31340  ax-his1 31343  ax-his2 31344  ax-his3 31345  ax-his4 31346  ax-hcompl 31463

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4869  df-int 4909  df-iun 4954  df-iin 4955  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-se 5606  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-isom 6534  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-of 7664  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8145  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-2o 8442  df-oadd 8445  df-omul 8446  df-er 8682  df-map 8814  df-pm 8815  df-ixp 8884  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-fsupp 9310  df-fi 9359  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-card 9913  df-acn 9916  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-div 11860  df-nn 12225  df-2 12294  df-3 12295  df-4 12296  df-5 12297  df-6 12298  df-7 12299  df-8 12300  df-9 12301  df-n0 12496  df-z 12583  df-dec 12703  df-uz 12854  df-q 12964  df-rp 13008  df-xneg 13128  df-xadd 13129  df-xmul 13130  df-ioo 13367  df-ico 13369  df-icc 13370  df-fz 13527  df-fzo 13674  df-fl 13816  df-seq 14029  df-exp 14089  df-hash 14358  df-cj 15140  df-re 15141  df-im 15142  df-sqrt 15276  df-abs 15277  df-clim 15529  df-rlim 15530  df-sum 15728  df-struct 17197  df-sets 17214  df-slot 17232  df-ndx 17244  df-base 17260  df-ress 17281  df-plusg 17313  df-mulr 17314  df-starv 17315  df-sca 17316  df-vsca 17317  df-ip 17318  df-tset 17319  df-ple 17320  df-ds 17322  df-unif 17323  df-hom 17324  df-cco 17325  df-rest 17465  df-topn 17466  df-0g 17484  df-gsum 17485  df-topgen 17486  df-pt 17487  df-prds 17490  df-xrs 17546  df-qtop 17551  df-imas 17552  df-xps 17554  df-mre 17628  df-mrc 17629  df-acs 17631  df-mgm 18688  df-sgrp 18767  df-mnd 18783  df-submnd 18832  df-mulg 19125  df-cntz 19378  df-cmn 19843  df-psmet 21474  df-xmet 21475  df-met 21476  df-bl 21477  df-mopn 21478  df-fbas 21479  df-fg 21480  df-cnfld 21483  df-top 23012  df-topon 23029  df-topsp 23051  df-bases 23064  df-cld 23137  df-ntr 23138  df-cls 23139  df-nei 23216  df-cn 23345  df-cnp 23346  df-lm 23347  df-haus 23433  df-tx 23680  df-hmeo 23873  df-fil 23964  df-fm 24056  df-flim 24057  df-flf 24058  df-xms 24438  df-ms 24439  df-tms 24440  df-cfil 25375  df-cau 25376  df-cmet 25377  df-grpo 30754  df-gid 30755  df-ginv 30756  df-gdiv 30757  df-ablo 30806  df-vc 30820  df-nv 30853  df-va 30856  df-ba 30857  df-sm 30858  df-0v 30859  df-vs 30860  df-nmcv 30861  df-ims 30862  df-dip 30962  df-ssp 30983  df-ph 31074  df-cbn 31124  df-hnorm 31229  df-hba 31230  df-hvsub 31232  df-hlim 31233  df-hcau 31234  df-sh 31468  df-ch 31482  df-oc 31513  df-ch0 31514  df-shs 31569  df-span 31570  df-chj 31571

This theorem is referenced by: (None)