Theorem nonbooli 32040

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 31407	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ ℋ
4		spansnid 31952	. . . . . . . . . . . 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 2865	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ 𝐻
8		nonbool.3	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐹 = (span‘{𝐴})
9	1	spansnchi 31951	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (span‘{𝐴}) ∈ Cℋ
10	9	chshii 31616	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (span‘{𝐴}) ∈ Sℋ
11	8, 10	eqeltri 2862	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐹 ∈ Sℋ
12		nonbool.4	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐺 = (span‘{𝐵})
13	2	spansnchi 31951	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (span‘{𝐵}) ∈ Cℋ
14	13	chshii 31616	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (span‘{𝐵}) ∈ Sℋ
15	12, 14	eqeltri 2862	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐺 ∈ Sℋ
16	11, 15	shsleji 31759	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹 +ℋ 𝐺) ⊆ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)
17		spansnid 31952	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐴 ∈ ℋ → 𝐴 ∈ (span‘{𝐴}))
18	1, 17	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐴 ∈ (span‘{𝐴})
19	18, 8	eleqtrri 2865	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐴 ∈ 𝐹
20		spansnid 31952	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐵 ∈ ℋ → 𝐵 ∈ (span‘{𝐵}))
21	2, 20	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐵 ∈ (span‘{𝐵})
22	21, 12	eleqtrri 2865	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐵 ∈ 𝐺
23	11, 15	shsvai 31753	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝐹 ∧ 𝐵 ∈ 𝐺) → (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐹 +ℋ 𝐺))
24	19, 22, 23	mp2an 705	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐹 +ℋ 𝐺)
25	16, 24	sselii 3937	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)
26		elin 3924	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) ↔ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ 𝐻 ∧ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)))
27	7, 25, 26	mpbir2an 724	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺))
28		eleq2 2855	. . . . . . . . 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 31643	. . . . . . . 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 31617	. . . . . . . 8 ⊢ ((span‘{𝐴}) ∈ Cℋ → 0ℎ ∈ (span‘{𝐴}))
33	9, 32	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ 0ℎ ∈ (span‘{𝐴})
34	31, 33	eqeltrdi 2874	. . . . . 6 ⊢ ((𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ → (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}))
35	8	eleq2i 2858	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ 𝐹 ↔ 𝐵 ∈ (span‘{𝐴}))
36		sumspansn 32038	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℋ) → ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}) ↔ 𝐵 ∈ (span‘{𝐴})))
37	1, 2, 36	mp2an 705	. . . . . . 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 487	. . 3 ⊢ ((¬ 𝐴 ∈ 𝐺 ∧ ¬ 𝐵 ∈ 𝐹) → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 ∨ℋ 𝐺)) = 0ℋ)
42	6, 8	ineq12i 4174	. . . . . 6 ⊢ (𝐻 ∩ 𝐹) = ((span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐴}))
43	3, 1	spansnm0i 32039	. . . . . . 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 2813	. . . . 5 ⊢ (¬ 𝐵 ∈ 𝐹 → (𝐻 ∩ 𝐹) = 0ℋ)
46	6, 12	ineq12i 4174	. . . . . 6 ⊢ (𝐻 ∩ 𝐺) = ((span‘{(𝐴 +ℎ 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐵}))
47		sumspansn 32038	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → ((𝐵 +ℎ 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ 𝐴 ∈ (span‘{𝐵})))
48	2, 1, 47	mp2an 705	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 +ℎ 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ 𝐴 ∈ (span‘{𝐵}))
49	1, 2	hvcomi 31408	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 +ℎ 𝐵) = (𝐵 +ℎ 𝐴)
50	49	eleq1i 2857	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ (𝐵 +ℎ 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}))
51	12	eleq2i 2858	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝐺 ↔ 𝐴 ∈ (span‘{𝐵}))
52	48, 50, 51	3bitr4ri 307	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ 𝐺 ↔ (𝐴 +ℎ 𝐵) ∈ (span‘{𝐵}))
53	3, 2	spansnm0i 32039	. . . . . . 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 2813	. . . . 5 ⊢ (¬ 𝐴 ∈ 𝐺 → (𝐻 ∩ 𝐺) = 0ℋ)
56	45, 55	oveqan12rd 7443	. . . 4 ⊢ ((¬ 𝐴 ∈ 𝐺 ∧ ¬ 𝐵 ∈ 𝐹) → ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) = (0ℋ ∨ℋ 0ℋ))
57		h0elch 31644	. . . . 5 ⊢ 0ℋ ∈ Cℋ
58	57	chj0i 31844	. . . 4 ⊢ (0ℋ ∨ℋ 0ℋ) = 0ℋ
59	56, 58	eqtrdi 2817	. . 3 ⊢ ((¬ 𝐴 ∈ 𝐺 ∧ ¬ 𝐵 ∈ 𝐹) → ((𝐻 ∩ 𝐹) ∨ℋ (𝐻 ∩ 𝐺)) = 0ℋ)
60		eqeq2 2778	. . . . 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 485	. . 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 596	. 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 2962	. 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)))

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2961   ∩ cin 3907  {csn 4594  ‘cfv 6543  (class class class)co 7423   ℋchba 31308   +_ℎ cva 31309  0_ℎc0v 31313   S_ℋ csh 31317   C_ℋ cch 31318   +_ℋ cph 31320  spancspn 31321   ∨_ℋ chj 31322  0_ℋc0h 31324

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-rep 5243  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-inf2 9620  ax-cc 10437  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195  ax-pre-sup 11196  ax-addf 11197  ax-mulf 11198  ax-hilex 31388  ax-hfvadd 31389  ax-hvcom 31390  ax-hvass 31391  ax-hv0cl 31392  ax-hvaddid 31393  ax-hfvmul 31394  ax-hvmulid 31395  ax-hvmulass 31396  ax-hvdistr1 31397  ax-hvdistr2 31398  ax-hvmul0 31399  ax-hfi 31468  ax-his1 31471  ax-his2 31472  ax-his3 31473  ax-his4 31474  ax-hcompl 31591

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4878  df-int 4918  df-iun 4963  df-iin 4964  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-se 5620  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-of 7687  df-om 7872  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-supp 8166  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-oadd 8466  df-omul 8467  df-er 8703  df-map 8835  df-pm 8836  df-ixp 8905  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-fsupp 9332  df-fi 9381  df-sup 9412  df-inf 9413  df-oi 9482  df-card 9944  df-acn 9947  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-div 11890  df-nn 12252  df-2 12321  df-3 12322  df-4 12323  df-5 12324  df-6 12325  df-7 12326  df-8 12327  df-9 12328  df-n0 12523  df-z 12610  df-dec 12730  df-uz 12881  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13155  df-xadd 13156  df-xmul 13157  df-ioo 13394  df-ico 13396  df-icc 13397  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-fl 13845  df-seq 14058  df-exp 14118  df-hash 14387  df-cj 15176  df-re 15177  df-im 15178  df-sqrt 15312  df-abs 15313  df-clim 15565  df-rlim 15566  df-sum 15764  df-struct 17232  df-sets 17249  df-slot 17267  df-ndx 17279  df-base 17295  df-ress 17316  df-plusg 17348  df-mulr 17349  df-starv 17350  df-sca 17351  df-vsca 17352  df-ip 17353  df-tset 17354  df-ple 17355  df-ds 17357  df-unif 17358  df-hom 17359  df-cco 17360  df-rest 17500  df-topn 17501  df-0g 17519  df-gsum 17520  df-topgen 17521  df-pt 17522  df-prds 17525  df-xrs 17581  df-qtop 17586  df-imas 17587  df-xps 17589  df-mre 17663  df-mrc 17664  df-acs 17666  df-mgm 18723  df-sgrp 18806  df-mnd 18822  df-submnd 18873  df-mulg 19165  df-cntz 19418  df-cmn 19883  df-psmet 21551  df-xmet 21552  df-met 21553  df-bl 21554  df-mopn 21555  df-fbas 21556  df-fg 21557  df-cnfld 21560  df-top 23088  df-topon 23105  df-topsp 23127  df-bases 23140  df-cld 23213  df-ntr 23214  df-cls 23215  df-nei 23292  df-cn 23421  df-cnp 23422  df-lm 23423  df-haus 23509  df-tx 23756  df-hmeo 23949  df-fil 24040  df-fm 24132  df-flim 24133  df-flf 24134  df-xms 24514  df-ms 24515  df-tms 24516  df-cfil 25451  df-cau 25452  df-cmet 25453  df-grpo 30882  df-gid 30883  df-ginv 30884  df-gdiv 30885  df-ablo 30934  df-vc 30948  df-nv 30981  df-va 30984  df-ba 30985  df-sm 30986  df-0v 30987  df-vs 30988  df-nmcv 30989  df-ims 30990  df-dip 31090  df-ssp 31111  df-ph 31202  df-cbn 31252  df-hnorm 31357  df-hba 31358  df-hvsub 31360  df-hlim 31361  df-hcau 31362  df-sh 31596  df-ch 31610  df-oc 31641  df-ch0 31642  df-shs 31697  df-span 31698  df-chj 31699

This theorem is used by: (None)