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Theorem lplnnle2at

Description: A lattice line (or atom) cannot majorize a lattice plane. (Contributed by NM, 8-Jul-2012)

Ref Expression
Hypotheses lplnnle2at.l = ( le ‘ 𝐾 )
lplnnle2at.j = ( join ‘ 𝐾 )
lplnnle2at.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
lplnnle2at.p 𝑃 = ( LPlanes ‘ 𝐾 )
Assertion lplnnle2at ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ) → ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lplnnle2at.l = ( le ‘ 𝐾 )
2 lplnnle2at.j = ( join ‘ 𝐾 )
3 lplnnle2at.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
4 lplnnle2at.p 𝑃 = ( LPlanes ‘ 𝐾 )
5 simpr1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ) → 𝑋𝑃 )
6 eqid ( Base ‘ 𝐾 ) = ( Base ‘ 𝐾 )
7 eqid ( ⋖ ‘ 𝐾 ) = ( ⋖ ‘ 𝐾 )
8 eqid ( LLines ‘ 𝐾 ) = ( LLines ‘ 𝐾 )
9 6 7 8 4 islpln ( 𝐾 ∈ HL → ( 𝑋𝑃 ↔ ( 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ∃ 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) )
10 9 adantr ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ) → ( 𝑋𝑃 ↔ ( 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ∃ 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) )
11 5 10 mpbid ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ) → ( 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ∃ 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) )
12 11 simprd ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ) → ∃ 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 )
13 oveq1 ( 𝑄 = 𝑅 → ( 𝑄 𝑅 ) = ( 𝑅 𝑅 ) )
14 13 breq2d ( 𝑄 = 𝑅 → ( 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) ↔ 𝑋 ( 𝑅 𝑅 ) ) )
15 14 notbid ( 𝑄 = 𝑅 → ( ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) ↔ ¬ 𝑋 ( 𝑅 𝑅 ) ) )
16 simpl1 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝐾 ∈ HL )
17 simpl3l ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) )
18 simpl22 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑄𝐴 )
19 simpl23 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑅𝐴 )
20 simpr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑄𝑅 )
21 2 3 8 llni2 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ 𝑄𝑅 ) → ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) )
22 16 18 19 20 21 syl31anc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) )
23 eqid ( lt ‘ 𝐾 ) = ( lt ‘ 𝐾 )
24 23 8 llnnlt ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ) → ¬ 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑄 𝑅 ) )
25 16 17 22 24 syl3anc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → ¬ 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑄 𝑅 ) )
26 6 8 llnbase ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) → 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
27 17 26 syl ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
28 simpl21 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑋𝑃 )
29 6 4 lplnbase ( 𝑋𝑃𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
30 28 29 syl ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
31 simpl3r ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 )
32 6 23 7 cvrlt ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) → 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑋 )
33 16 27 30 31 32 syl31anc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑋 )
34 hlpos ( 𝐾 ∈ HL → 𝐾 ∈ Poset )
35 16 34 syl ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → 𝐾 ∈ Poset )
36 6 2 3 hlatjcl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑄𝐴𝑅𝐴 ) → ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
37 16 18 19 36 syl3anc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
38 6 1 23 pltletr ( ( 𝐾 ∈ Poset ∧ ( 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ) → ( ( 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑋𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) ) → 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑄 𝑅 ) ) )
39 35 27 30 37 38 syl13anc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → ( ( 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑋𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) ) → 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑄 𝑅 ) ) )
40 33 39 mpand ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → ( 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) → 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑄 𝑅 ) ) )
41 25 40 mtod ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) ∧ 𝑄𝑅 ) → ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) )
42 simp1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝐾 ∈ HL )
43 simp3l ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) )
44 simp23 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝑅𝐴 )
45 1 3 8 llnnleat ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑅𝐴 ) → ¬ 𝑦 𝑅 )
46 42 43 44 45 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ¬ 𝑦 𝑅 )
47 43 26 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
48 simp21 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝑋𝑃 )
49 48 29 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
50 simp3r ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 )
51 42 47 49 50 32 syl31anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑋 )
52 34 3ad2ant1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝐾 ∈ Poset )
53 6 3 atbase ( 𝑅𝐴𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
54 44 53 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → 𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
55 6 1 23 pltletr ( ( 𝐾 ∈ Poset ∧ ( 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ) → ( ( 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑋𝑋 𝑅 ) → 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑅 ) )
56 52 47 49 54 55 syl13anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ( ( 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑋𝑋 𝑅 ) → 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑅 ) )
57 51 56 mpand ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ( 𝑋 𝑅𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑅 ) )
58 1 23 pltle ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑅𝐴 ) → ( 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑅𝑦 𝑅 ) )
59 42 43 44 58 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ( 𝑦 ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑅𝑦 𝑅 ) )
60 57 59 syld ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ( 𝑋 𝑅𝑦 𝑅 ) )
61 46 60 mtod ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ¬ 𝑋 𝑅 )
62 2 3 hlatjidm ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑅𝐴 ) → ( 𝑅 𝑅 ) = 𝑅 )
63 42 44 62 syl2anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ( 𝑅 𝑅 ) = 𝑅 )
64 63 breq2d ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ( 𝑋 ( 𝑅 𝑅 ) ↔ 𝑋 𝑅 ) )
65 61 64 mtbird ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ¬ 𝑋 ( 𝑅 𝑅 ) )
66 15 41 65 pm2.61ne ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) ) → ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) )
67 66 3exp ( 𝐾 ∈ HL → ( ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) → ( ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 ) → ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) )
68 67 exp4a ( 𝐾 ∈ HL → ( ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) → ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) → ( 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 → ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) )
69 68 imp ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ) → ( 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) → ( 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 → ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) )
70 69 rexlimdv ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ) → ( ∃ 𝑦 ∈ ( LLines ‘ 𝐾 ) 𝑦 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑋 → ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) ) )
71 12 70 mpd ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑋𝑃𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ) → ¬ 𝑋 ( 𝑄 𝑅 ) )