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Theorem ps-2

Description: Lattice analogue for the projective geometry axiom, "if a line intersects two sides of a triangle at different points then it also intersects the third side." Projective space condition PS2 in MaedaMaeda p. 68 and part of Theorem 16.4 in MaedaMaeda p. 69. (Contributed by NM, 1-Dec-2011)

Ref Expression
Hypotheses ps1.l = ( le ‘ 𝐾 )
ps1.j = ( join ‘ 𝐾 )
ps1.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
Assertion ps-2 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ps1.l = ( le ‘ 𝐾 )
2 ps1.j = ( join ‘ 𝐾 )
3 ps1.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
4 simpl21 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆 = 𝑃 ) → 𝑃𝐴 )
5 simp1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝐾 ∈ HL )
6 simp21 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑃𝐴 )
7 simp23 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑅𝐴 )
8 1 2 3 hlatlej1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑃𝐴𝑅𝐴 ) → 𝑃 ( 𝑃 𝑅 ) )
9 5 6 7 8 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑃 ( 𝑃 𝑅 ) )
10 9 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆 = 𝑃 ) → 𝑃 ( 𝑃 𝑅 ) )
11 simp3r ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑇𝐴 )
12 1 2 3 hlatlej1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑃𝐴𝑇𝐴 ) → 𝑃 ( 𝑃 𝑇 ) )
13 5 6 11 12 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑃 ( 𝑃 𝑇 ) )
14 oveq1 ( 𝑆 = 𝑃 → ( 𝑆 𝑇 ) = ( 𝑃 𝑇 ) )
15 14 breq2d ( 𝑆 = 𝑃 → ( 𝑃 ( 𝑆 𝑇 ) ↔ 𝑃 ( 𝑃 𝑇 ) ) )
16 13 15 syl5ibrcom ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 𝑆 = 𝑃𝑃 ( 𝑆 𝑇 ) ) )
17 16 imp ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆 = 𝑃 ) → 𝑃 ( 𝑆 𝑇 ) )
18 breq1 ( 𝑢 = 𝑃 → ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ↔ 𝑃 ( 𝑃 𝑅 ) ) )
19 breq1 ( 𝑢 = 𝑃 → ( 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ↔ 𝑃 ( 𝑆 𝑇 ) ) )
20 18 19 anbi12d ( 𝑢 = 𝑃 → ( ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ↔ ( 𝑃 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑃 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
21 20 rspcev ( ( 𝑃𝐴 ∧ ( 𝑃 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑃 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) )
22 4 10 17 21 syl12anc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆 = 𝑃 ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) )
23 22 a1d ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆 = 𝑃 ) → ( ( ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
24 hlop ( 𝐾 ∈ HL → 𝐾 ∈ OP )
25 24 3ad2ant1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝐾 ∈ OP )
26 eqid ( Base ‘ 𝐾 ) = ( Base ‘ 𝐾 )
27 eqid ( 0. ‘ 𝐾 ) = ( 0. ‘ 𝐾 )
28 26 27 op0cl ( 𝐾 ∈ OP → ( 0. ‘ 𝐾 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
29 25 28 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
30 26 3 atbase ( 𝑃𝐴𝑃 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
31 6 30 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑃 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
32 eqid ( ⋖ ‘ 𝐾 ) = ( ⋖ ‘ 𝐾 )
33 27 32 3 atcvr0 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑃𝐴 ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑃 )
34 5 6 33 syl2anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑃 )
35 eqid ( lt ‘ 𝐾 ) = ( lt ‘ 𝐾 )
36 26 35 32 cvrlt ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 0. ‘ 𝐾 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑃 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ∧ ( 0. ‘ 𝐾 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) 𝑃 ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑃 )
37 5 29 31 34 36 syl31anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑃 )
38 hlpos ( 𝐾 ∈ HL → 𝐾 ∈ Poset )
39 38 3ad2ant1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝐾 ∈ Poset )
40 hllat ( 𝐾 ∈ HL → 𝐾 ∈ Lat )
41 40 3ad2ant1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝐾 ∈ Lat )
42 26 3 atbase ( 𝑅𝐴𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
43 7 42 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
44 26 2 latjcl ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑃 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) → ( 𝑃 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
45 41 31 43 44 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 𝑃 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
46 26 1 35 pltletr ( ( 𝐾 ∈ Poset ∧ ( ( 0. ‘ 𝐾 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑃 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ( 𝑃 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ) → ( ( ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑃𝑃 ( 𝑃 𝑅 ) ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑃 𝑅 ) ) )
47 39 29 31 45 46 syl13anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) 𝑃𝑃 ( 𝑃 𝑅 ) ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑃 𝑅 ) ) )
48 37 9 47 mp2and ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑃 𝑅 ) )
49 35 pltne ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 0. ‘ 𝐾 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ( 𝑃 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) → ( ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑃 𝑅 ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ≠ ( 𝑃 𝑅 ) ) )
50 5 29 45 49 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( 0. ‘ 𝐾 ) ( lt ‘ 𝐾 ) ( 𝑃 𝑅 ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ≠ ( 𝑃 𝑅 ) ) )
51 48 50 mpd ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 0. ‘ 𝐾 ) ≠ ( 𝑃 𝑅 ) )
52 51 necomd ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 𝑃 𝑅 ) ≠ ( 0. ‘ 𝐾 ) )
53 52 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃 ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ( 𝑃 𝑅 ) ≠ ( 0. ‘ 𝐾 ) )
54 hlatl ( 𝐾 ∈ HL → 𝐾 ∈ AtLat )
55 54 3ad2ant1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝐾 ∈ AtLat )
56 simp3l ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑆𝐴 )
57 1 3 atncmp ( ( 𝐾 ∈ AtLat ∧ 𝑆𝐴𝑃𝐴 ) → ( ¬ 𝑆 𝑃𝑆𝑃 ) )
58 55 56 6 57 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ¬ 𝑆 𝑃𝑆𝑃 ) )
59 simp22 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑄𝐴 )
60 26 1 2 3 hlexch1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑆𝐴𝑄𝐴𝑃 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ∧ ¬ 𝑆 𝑃 ) → ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) → 𝑄 ( 𝑃 𝑆 ) ) )
61 60 3expia ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑆𝐴𝑄𝐴𝑃 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ) → ( ¬ 𝑆 𝑃 → ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) → 𝑄 ( 𝑃 𝑆 ) ) ) )
62 5 56 59 31 61 syl13anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ¬ 𝑆 𝑃 → ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) → 𝑄 ( 𝑃 𝑆 ) ) ) )
63 58 62 sylbird ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 𝑆𝑃 → ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) → 𝑄 ( 𝑃 𝑆 ) ) ) )
64 63 imp32 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ) ) → 𝑄 ( 𝑃 𝑆 ) )
65 26 3 atbase ( 𝑄𝐴𝑄 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
66 59 65 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑄 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
67 26 3 atbase ( 𝑆𝐴𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
68 56 67 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
69 26 2 latjcl ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑃 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) → ( 𝑃 𝑆 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
70 41 31 68 69 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 𝑃 𝑆 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
71 26 1 2 latjlej1 ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ ( 𝑄 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ( 𝑃 𝑆 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ) → ( 𝑄 ( 𝑃 𝑆 ) → ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) )
72 41 66 70 43 71 syl13anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 𝑄 ( 𝑃 𝑆 ) → ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) )
73 72 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ) ) → ( 𝑄 ( 𝑃 𝑆 ) → ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) )
74 64 73 mpd ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ) ) → ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) )
75 74 adantrrr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃 ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) )
76 26 3 atbase ( 𝑇𝐴𝑇 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
77 11 76 syl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → 𝑇 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
78 26 2 latjcl ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑄 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) → ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
79 41 66 43 78 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
80 26 2 latjcl ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ ( 𝑃 𝑆 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑅 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) → ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
81 41 70 43 80 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
82 26 1 lattr ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ ( 𝑇 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ( 𝑄 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ) → ( ( 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) → 𝑇 ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) )
83 41 77 79 81 82 syl13anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) → 𝑇 ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) )
84 83 expdimp ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) → ( ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) → 𝑇 ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) )
85 84 adantrl ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) → ( ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) → 𝑇 ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) )
86 85 adantrl ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃 ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ( ( 𝑄 𝑅 ) ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) → 𝑇 ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ) )
87 75 86 mpd ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃 ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → 𝑇 ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) )
88 2 3 hlatj32 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑆𝐴𝑅𝐴 ) ) → ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) = ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) )
89 5 6 56 7 88 syl13anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) = ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) )
90 89 breq2d ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( 𝑇 ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ↔ 𝑇 ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) ) )
91 90 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃 ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ( 𝑇 ( ( 𝑃 𝑆 ) 𝑅 ) ↔ 𝑇 ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) ) )
92 87 91 mpbid ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃 ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → 𝑇 ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) )
93 53 92 jca ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃 ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ( ( 𝑃 𝑅 ) ≠ ( 0. ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑇 ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) ) )
94 93 adantrrl ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( 𝑆𝑃 ∧ ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) ) → ( ( 𝑃 𝑅 ) ≠ ( 0. ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑇 ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) ) )
95 94 ex ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( 𝑆𝑃 ∧ ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ( ( 𝑃 𝑅 ) ≠ ( 0. ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑇 ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) ) ) )
96 26 1 2 27 3 cvrat4 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( ( 𝑃 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑇𝐴𝑆𝐴 ) ) → ( ( ( 𝑃 𝑅 ) ≠ ( 0. ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑇 ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) ) )
97 5 45 11 56 96 syl13anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( ( 𝑃 𝑅 ) ≠ ( 0. ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑇 ( ( 𝑃 𝑅 ) 𝑆 ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) ) )
98 95 97 syld ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( 𝑆𝑃 ∧ ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) ) )
99 98 impl ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑃 ) ∧ ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) )
100 99 adantrlr ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑃 ) ∧ ( ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) )
101 1 3 atncmp ( ( 𝐾 ∈ AtLat ∧ 𝑇𝐴𝑆𝐴 ) → ( ¬ 𝑇 𝑆𝑇𝑆 ) )
102 55 11 56 101 syl3anc ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ¬ 𝑇 𝑆𝑇𝑆 ) )
103 necom ( 𝑇𝑆𝑆𝑇 )
104 102 103 bitrdi ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ¬ 𝑇 𝑆𝑆𝑇 ) )
105 104 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) → ( ¬ 𝑇 𝑆𝑆𝑇 ) )
106 simpl1 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) → 𝐾 ∈ HL )
107 simpl3r ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) → 𝑇𝐴 )
108 simpr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) → 𝑢𝐴 )
109 68 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) → 𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
110 26 1 2 3 hlexch1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑇𝐴𝑢𝐴𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ∧ ¬ 𝑇 𝑆 ) → ( 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) → 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) )
111 110 3expia ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑇𝐴𝑢𝐴𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) ) → ( ¬ 𝑇 𝑆 → ( 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) → 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
112 106 107 108 109 111 syl13anc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) → ( ¬ 𝑇 𝑆 → ( 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) → 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
113 105 112 sylbird ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) → ( 𝑆𝑇 → ( 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) → 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
114 113 imp ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑢𝐴 ) ∧ 𝑆𝑇 ) → ( 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) → 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) )
115 114 an32s ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ 𝑢𝐴 ) → ( 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) → 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) )
116 115 anim2d ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ 𝑢𝐴 ) → ( ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) → ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
117 116 reximdva ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑇 ) → ( ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
118 117 ad2ant2rl ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑃 ) ∧ ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ) → ( ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
119 118 adantrr ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑃 ) ∧ ( ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ( ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑇 ( 𝑆 𝑢 ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
120 100 119 mpd ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑃 ) ∧ ( ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) )
121 120 ex ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ 𝑆𝑃 ) → ( ( ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
122 23 121 pm2.61dane ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) → ( ( ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) ) )
123 122 imp ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑅𝐴 ) ∧ ( 𝑆𝐴𝑇𝐴 ) ) ∧ ( ( ¬ 𝑃 ( 𝑄 𝑅 ) ∧ 𝑆𝑇 ) ∧ ( 𝑆 ( 𝑃 𝑄 ) ∧ 𝑇 ( 𝑄 𝑅 ) ) ) ) → ∃ 𝑢𝐴 ( 𝑢 ( 𝑃 𝑅 ) ∧ 𝑢 ( 𝑆 𝑇 ) ) )