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Theorem 2llnjN

Description: The join of two different lattice lines in a lattice plane equals the plane. (Contributed by NM, 4-Jul-2012) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses 2llnj.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
2llnj.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
2llnj.n ⊢ N = LLines ⁡ K
2llnj.p ⊢ P = LPlanes ⁡ K
Assertion 2llnjN ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y → X ∨ ˙ Y = W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 2llnj.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
2 2llnj.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
3 2llnj.n ⊢ N = LLines ⁡ K
4 2llnj.p ⊢ P = LPlanes ⁡ K
5 eqid ⊢ Base K = Base K
6 eqid ⊢ Atoms ⁡ K = Atoms ⁡ K
7 5 2 6 3 islln2 ⊢ K ∈ HL → X ∈ N ↔ X ∈ Base K ∧ ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r
8 simpr ⊢ X ∈ Base K ∧ ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r → ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r
9 7 8 biimtrdi ⊢ K ∈ HL → X ∈ N → ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r
10 5 2 6 3 islln2 ⊢ K ∈ HL → Y ∈ N ↔ Y ∈ Base K ∧ ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t
11 simpr ⊢ Y ∈ Base K ∧ ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t
12 10 11 biimtrdi ⊢ K ∈ HL → Y ∈ N → ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t
13 9 12 anim12d ⊢ K ∈ HL → X ∈ N ∧ Y ∈ N → ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t
14 13 imp ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N → ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t
15 14 3adantr3 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P → ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t
16 15 3adant3 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y → ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t
17 simp2rr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X = q ∨ ˙ r
18 simp3rr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → Y = s ∨ ˙ t
19 17 18 oveq12d ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = q ∨ ˙ r ∨ ˙ s ∨ ˙ t
20 simp13 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y
21 breq1 ⊢ X = q ∨ ˙ r → X ≤ ˙ W ↔ q ∨ ˙ r ≤ ˙ W
22 neeq1 ⊢ X = q ∨ ˙ r → X ≠ Y ↔ q ∨ ˙ r ≠ Y
23 21 22 3anbi13d ⊢ X = q ∨ ˙ r → X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ↔ q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ Y
24 breq1 ⊢ Y = s ∨ ˙ t → Y ≤ ˙ W ↔ s ∨ ˙ t ≤ ˙ W
25 neeq2 ⊢ Y = s ∨ ˙ t → q ∨ ˙ r ≠ Y ↔ q ∨ ˙ r ≠ s ∨ ˙ t
26 24 25 3anbi23d ⊢ Y = s ∨ ˙ t → q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ Y ↔ q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ s ∨ ˙ t ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ s ∨ ˙ t
27 23 26 sylan9bb ⊢ X = q ∨ ˙ r ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ↔ q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ s ∨ ˙ t ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ s ∨ ˙ t
28 17 18 27 syl2anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ↔ q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ s ∨ ˙ t ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ s ∨ ˙ t
29 20 28 mpbid ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ s ∨ ˙ t ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ s ∨ ˙ t
30 simp11 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → K ∈ HL
31 simp123 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → W ∈ P
32 simp2ll ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → q ∈ Atoms ⁡ K
33 simp2lr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → r ∈ Atoms ⁡ K
34 simp2rl ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → q ≠ r
35 simp3ll ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → s ∈ Atoms ⁡ K
36 simp3lr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → t ∈ Atoms ⁡ K
37 simp3rl ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → s ≠ t
38 1 2 6 3 4 2llnjaN ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ P ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ s ∨ ˙ t ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ s ∨ ˙ t → q ∨ ˙ r ∨ ˙ s ∨ ˙ t = W
39 38 ex ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ P ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t → q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ s ∨ ˙ t ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ s ∨ ˙ t → q ∨ ˙ r ∨ ˙ s ∨ ˙ t = W
40 30 31 32 33 34 35 36 37 39 syl233anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → q ∨ ˙ r ≤ ˙ W ∧ s ∨ ˙ t ≤ ˙ W ∧ q ∨ ˙ r ≠ s ∨ ˙ t → q ∨ ˙ r ∨ ˙ s ∨ ˙ t = W
41 29 40 mpd ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → q ∨ ˙ r ∨ ˙ s ∨ ˙ t = W
42 19 41 eqtrd ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = W
43 42 3exp ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y → q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r → s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = W
44 43 3impib ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r → s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K ∧ s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = W
45 44 expd ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r → s ∈ Atoms ⁡ K ∧ t ∈ Atoms ⁡ K → s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = W
46 45 rexlimdvv ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y ∧ q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K ∧ q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r → ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = W
47 46 3exp ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y → q ∈ Atoms ⁡ K ∧ r ∈ Atoms ⁡ K → q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r → ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = W
48 47 rexlimdvv ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y → ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r → ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = W
49 48 impd ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y → ∃ q ∈ Atoms ⁡ K ∃ r ∈ Atoms ⁡ K q ≠ r ∧ X = q ∨ ˙ r ∧ ∃ s ∈ Atoms ⁡ K ∃ t ∈ Atoms ⁡ K s ≠ t ∧ Y = s ∨ ˙ t → X ∨ ˙ Y = W
50 16 49 mpd ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ W ∈ P ∧ X ≤ ˙ W ∧ Y ≤ ˙ W ∧ X ≠ Y → X ∨ ˙ Y = W