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Theorem axlowdim

Description: The general lower dimension axiom. Take a dimension N greater than or equal to three. Then, there are three non-colinear points in N dimensional space that are equidistant from N - 1 distinct points. Derived from remarks inTarski's System of Geometry, Alfred Tarski and Steven Givant, Bulletin of Symbolic Logic, Volume 5, Number 2 (1999), 175-214. (Contributed by Scott Fenton, 22-Apr-2013)

Ref Expression
Assertion axlowdim ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → ∃ p ∃ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N p : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ∧ p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ∧ p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 uzuzle23 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → N ∈ ℤ ≥ 2
2 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
3 2 2 axlowdimlem5 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N
4 1 3 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N
5 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
6 5 2 axlowdimlem5 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N
7 1 6 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N
8 2 5 axlowdimlem5 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N
9 1 8 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N
10 eqid ⊢ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0
11 10 axlowdimlem15 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N
12 eqid ⊢ 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 = 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0
13 eqid ⊢ i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 = i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0
14 eqid ⊢ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
15 12 13 14 2 2 axlowdimlem17 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
16 eqid ⊢ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
17 12 13 16 5 2 axlowdimlem17 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
18 eqid ⊢ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
19 12 13 18 2 5 axlowdimlem17 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
20 1zzd ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → 1 ∈ ℤ
21 peano2zm ⊢ N ∈ ℤ → N − 1 ∈ ℤ
22 21 3ad2ant2 ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → N − 1 ∈ ℤ
23 2m1e1 ⊢ 2 − 1 = 1
24 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
25 3re ⊢ 3 ∈ ℝ
26 2lt3 ⊢ 2 < 3
27 24 25 26 ltleii ⊢ 2 ≤ 3
28 zre ⊢ N ∈ ℤ → N ∈ ℝ
29 letr ⊢ 2 ∈ ℝ ∧ 3 ∈ ℝ ∧ N ∈ ℝ → 2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ N → 2 ≤ N
30 24 25 28 29 mp3an12i ⊢ N ∈ ℤ → 2 ≤ 3 ∧ 3 ≤ N → 2 ≤ N
31 27 30 mpani ⊢ N ∈ ℤ → 3 ≤ N → 2 ≤ N
32 31 imp ⊢ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → 2 ≤ N
33 32 3adant1 ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → 2 ≤ N
34 28 3ad2ant2 ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → N ∈ ℝ
35 lesub1 ⊢ 2 ∈ ℝ ∧ N ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → 2 ≤ N ↔ 2 − 1 ≤ N − 1
36 24 5 35 mp3an13 ⊢ N ∈ ℝ → 2 ≤ N ↔ 2 − 1 ≤ N − 1
37 34 36 syl ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → 2 ≤ N ↔ 2 − 1 ≤ N − 1
38 33 37 mpbid ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → 2 − 1 ≤ N − 1
39 23 38 eqbrtrrid ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → 1 ≤ N − 1
40 20 22 39 3jca ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N → 1 ∈ ℤ ∧ N − 1 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ N − 1
41 eluz2 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ↔ 3 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ 3 ≤ N
42 eluz2 ⊢ N − 1 ∈ ℤ ≥ 1 ↔ 1 ∈ ℤ ∧ N − 1 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ N − 1
43 40 41 42 3imtr4i ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → N − 1 ∈ ℤ ≥ 1
44 eluzfz1 ⊢ N − 1 ∈ ℤ ≥ 1 → 1 ∈ 1 … N − 1
45 43 44 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → 1 ∈ 1 … N − 1
46 45 adantr ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → 1 ∈ 1 … N − 1
47 eqeq1 ⊢ k = 1 → k = 1 ↔ 1 = 1
48 oveq1 ⊢ k = 1 → k + 1 = 1 + 1
49 48 opeq1d ⊢ k = 1 → k + 1 1 = 1 + 1 1
50 49 sneqd ⊢ k = 1 → k + 1 1 = 1 + 1 1
51 48 sneqd ⊢ k = 1 → k + 1 = 1 + 1
52 51 difeq2d ⊢ k = 1 → 1 … N ∖ k + 1 = 1 … N ∖ 1 + 1
53 52 xpeq1d ⊢ k = 1 → 1 … N ∖ k + 1 × 0 = 1 … N ∖ 1 + 1 × 0
54 50 53 uneq12d ⊢ k = 1 → k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 = 1 + 1 1 ∪ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0
55 47 54 ifbieq2d ⊢ k = 1 → if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 = if 1 = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 + 1 1 ∪ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0
56 snex ⊢ 3 − 1 ∈ V
57 ovex ⊢ 1 … N ∈ V
58 57 difexi ⊢ 1 … N ∖ 3 ∈ V
59 snex ⊢ 0 ∈ V
60 58 59 xpex ⊢ 1 … N ∖ 3 × 0 ∈ V
61 56 60 unex ⊢ 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 ∈ V
62 snex ⊢ 1 + 1 1 ∈ V
63 57 difexi ⊢ 1 … N ∖ 1 + 1 ∈ V
64 63 59 xpex ⊢ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0 ∈ V
65 62 64 unex ⊢ 1 + 1 1 ∪ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0 ∈ V
66 61 65 ifex ⊢ if 1 = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 + 1 1 ∪ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0 ∈ V
67 55 10 66 fvmpt ⊢ 1 ∈ 1 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 = if 1 = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 + 1 1 ∪ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0
68 46 67 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 = if 1 = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 + 1 1 ∪ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0
69 eqid ⊢ 1 = 1
70 69 iftruei ⊢ if 1 = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 + 1 1 ∪ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0 = 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0
71 68 70 eqtrdi ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 = 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0
72 71 opeq1d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 = 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
73 2eluzge1 ⊢ 2 ∈ ℤ ≥ 1
74 fzss1 ⊢ 2 ∈ ℤ ≥ 1 → 2 … N − 1 ⊆ 1 … N − 1
75 73 74 ax-mp ⊢ 2 … N − 1 ⊆ 1 … N − 1
76 75 sseli ⊢ i ∈ 2 … N − 1 → i ∈ 1 … N − 1
77 76 adantl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → i ∈ 1 … N − 1
78 eqeq1 ⊢ k = i → k = 1 ↔ i = 1
79 oveq1 ⊢ k = i → k + 1 = i + 1
80 79 opeq1d ⊢ k = i → k + 1 1 = i + 1 1
81 80 sneqd ⊢ k = i → k + 1 1 = i + 1 1
82 79 sneqd ⊢ k = i → k + 1 = i + 1
83 82 difeq2d ⊢ k = i → 1 … N ∖ k + 1 = 1 … N ∖ i + 1
84 83 xpeq1d ⊢ k = i → 1 … N ∖ k + 1 × 0 = 1 … N ∖ i + 1 × 0
85 81 84 uneq12d ⊢ k = i → k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 = i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0
86 78 85 ifbieq2d ⊢ k = i → if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 = if i = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0
87 snex ⊢ i + 1 1 ∈ V
88 57 difexi ⊢ 1 … N ∖ i + 1 ∈ V
89 88 59 xpex ⊢ 1 … N ∖ i + 1 × 0 ∈ V
90 87 89 unex ⊢ i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 ∈ V
91 61 90 ifex ⊢ if i = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 ∈ V
92 86 10 91 fvmpt ⊢ i ∈ 1 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i = if i = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0
93 77 92 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i = if i = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0
94 1lt2 ⊢ 1 < 2
95 5 24 ltnlei ⊢ 1 < 2 ↔ ¬ 2 ≤ 1
96 94 95 mpbi ⊢ ¬ 2 ≤ 1
97 96 intnanr ⊢ ¬ 2 ≤ 1 ∧ 1 ≤ N − 1
98 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
99 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
100 eluzelz ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → N ∈ ℤ
101 100 21 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → N − 1 ∈ ℤ
102 elfz ⊢ 1 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℤ ∧ N − 1 ∈ ℤ → 1 ∈ 2 … N − 1 ↔ 2 ≤ 1 ∧ 1 ≤ N − 1
103 98 99 101 102 mp3an12i ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → 1 ∈ 2 … N − 1 ↔ 2 ≤ 1 ∧ 1 ≤ N − 1
104 97 103 mtbiri ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → ¬ 1 ∈ 2 … N − 1
105 eleq1 ⊢ i = 1 → i ∈ 2 … N − 1 ↔ 1 ∈ 2 … N − 1
106 105 notbid ⊢ i = 1 → ¬ i ∈ 2 … N − 1 ↔ ¬ 1 ∈ 2 … N − 1
107 104 106 syl5ibrcom ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → i = 1 → ¬ i ∈ 2 … N − 1
108 107 con2d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → i ∈ 2 … N − 1 → ¬ i = 1
109 108 imp ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → ¬ i = 1
110 109 iffalsed ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → if i = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 = i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0
111 93 110 eqtrd ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i = i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0
112 111 opeq1d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 = i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
113 72 112 breq12d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ↔ 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
114 71 opeq1d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 = 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
115 111 opeq1d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 = i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
116 114 115 breq12d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ↔ 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
117 45 67 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 = if 1 = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 + 1 1 ∪ 1 … N ∖ 1 + 1 × 0
118 117 70 eqtrdi ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 = 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0
119 118 opeq1d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 = 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
120 119 adantr ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 = 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
121 111 opeq1d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 = i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
122 120 121 breq12d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ↔ 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
123 113 116 122 3anbi123d ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ↔ 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr i + 1 1 ∪ 1 … N ∖ i + 1 × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
124 15 17 19 123 mpbir3and ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 ∧ i ∈ 2 … N − 1 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
125 124 ralrimiva ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
126 14 16 18 axlowdimlem6 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 2 → ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
127 1 126 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
128 opeq2 ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
129 opeq2 ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
130 128 129 breq12d ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
131 130 3anbi1d ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z
132 131 ralbidv ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ↔ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z
133 breq1 ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → x Btwn y z ↔ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn y z
134 opeq2 ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → z x = z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
135 134 breq2d ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → y Btwn z x ↔ y Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
136 opeq1 ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → x y = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y
137 136 breq2d ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → z Btwn x y ↔ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y
138 133 135 137 3orbi123d ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y ↔ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn y z ∨ y Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y
139 138 notbid ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y ↔ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn y z ∨ y Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y
140 132 139 3anbi23d ⊢ x = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn y z ∨ y Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y
141 opeq2 ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
142 opeq2 ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
143 141 142 breq12d ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
144 143 3anbi2d ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z
145 144 ralbidv ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ↔ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z
146 opeq1 ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → y z = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z
147 146 breq2d ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn y z ↔ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z
148 breq1 ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → y Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ↔ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
149 opeq2 ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y = 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
150 149 breq2d ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y ↔ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
151 147 148 150 3orbi123d ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn y z ∨ y Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y ↔ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
152 151 notbid ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn y z ∨ y Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y ↔ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
153 145 152 3anbi23d ⊢ y = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn y z ∨ y Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 y ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
154 opeq2 ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
155 opeq2 ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
156 154 155 breq12d ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
157 156 3anbi3d ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
158 157 ralbidv ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ↔ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
159 opeq2 ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z = 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
160 159 breq2d ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z ↔ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0
161 opeq1 ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
162 161 breq2d ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ↔ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0
163 breq1 ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ↔ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
164 160 162 163 3orbi123d ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ↔ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
165 164 notbid ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ↔ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
166 158 165 3anbi23d ⊢ z = 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 → k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 z ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn z 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ z Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∧ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0
167 140 153 166 rspc3ev ⊢ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∈ 𝔼 ⁡ N ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∧ ¬ 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 ∨ 1 0 2 1 ∪ 3 … N × 0 Btwn 1 0 2 0 ∪ 3 … N × 0 1 1 2 0 ∪ 3 … N × 0 → ∃ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y
168 4 7 9 11 125 127 167 syl33anc ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → ∃ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y
169 ovex ⊢ 1 … N − 1 ∈ V
170 169 mptex ⊢ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ∈ V
171 f1eq1 ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N
172 fveq1 ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ 1 = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1
173 172 opeq1d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ 1 x = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x
174 fveq1 ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ i = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i
175 174 opeq1d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ i x = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x
176 173 175 breq12d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x
177 172 opeq1d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ 1 y = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y
178 174 opeq1d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ i y = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y
179 177 178 breq12d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y
180 172 opeq1d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ 1 z = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z
181 174 opeq1d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ i z = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z
182 180 181 breq12d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z
183 176 179 182 3anbi123d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ∧ p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ∧ p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z
184 183 ralbidv ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → ∀ i ∈ 2 … N − 1 p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ∧ p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ∧ p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ↔ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z
185 171 184 3anbi12d ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → p : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ∧ p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ∧ p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y ↔ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y
186 185 rexbidv ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N p : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ∧ p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ∧ p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y ↔ ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y
187 186 2rexbidv ⊢ p = k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 → ∃ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N p : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ∧ p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ∧ p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y ↔ ∃ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y
188 170 187 spcev ⊢ ∃ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 x Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i x ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 y Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i y ∧ k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ 1 z Cgr k ∈ 1 … N − 1 ⟼ if k = 1 3 − 1 ∪ 1 … N ∖ 3 × 0 k + 1 1 ∪ 1 … N ∖ k + 1 × 0 ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y → ∃ p ∃ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N p : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ∧ p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ∧ p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y
189 168 188 syl ⊢ N ∈ ℤ ≥ 3 → ∃ p ∃ x ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ y ∈ 𝔼 ⁡ N ∃ z ∈ 𝔼 ⁡ N p : 1 … N − 1 ⟶ 1-1 𝔼 ⁡ N ∧ ∀ i ∈ 2 … N − 1 p ⁡ 1 x Cgr p ⁡ i x ∧ p ⁡ 1 y Cgr p ⁡ i y ∧ p ⁡ 1 z Cgr p ⁡ i z ∧ ¬ x Btwn y z ∨ y Btwn z x ∨ z Btwn x y