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Theorem athgt

Description: A Hilbert lattice, whose height is at least 4, has a chain of 4 successively covering atom joins. (Contributed by NM, 3-May-2012)

Ref Expression
Hypotheses athgt.j ˙ = join K
athgt.c C = K
athgt.a A = Atoms K
Assertion athgt K HL p A q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 athgt.j ˙ = join K
2 athgt.c C = K
3 athgt.a A = Atoms K
4 eqid Base K = Base K
5 eqid < K = < K
6 eqid 0. K = 0. K
7 eqid 1. K = 1. K
8 4 5 6 7 hlhgt4 K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K
9 simpl1 K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K K HL
10 hlop K HL K OP
11 4 6 op0cl K OP 0. K Base K
12 9 10 11 3syl K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K 0. K Base K
13 simpl2l K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K x Base K
14 simprll K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K 0. K < K x
15 eqid K = K
16 4 15 5 1 2 3 hlrelat3 K HL 0. K Base K x Base K 0. K < K x p A 0. K C 0. K ˙ p 0. K ˙ p K x
17 9 12 13 14 16 syl31anc K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K C 0. K ˙ p 0. K ˙ p K x
18 simp11 K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A K HL
19 simp3 K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p A
20 6 2 3 atcvr0 K HL p A 0. K C p
21 18 19 20 syl2anc K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K C p
22 hlol K HL K OL
23 18 22 syl K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A K OL
24 4 3 atbase p A p Base K
25 24 3ad2ant3 K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p Base K
26 4 1 6 olj02 K OL p Base K 0. K ˙ p = p
27 23 25 26 syl2anc K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K ˙ p = p
28 21 27 breqtrrd K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K C 0. K ˙ p
29 28 biantrurd K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K ˙ p K x 0. K C 0. K ˙ p 0. K ˙ p K x
30 27 breq1d K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K ˙ p K x p K x
31 29 30 bitr3d K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K C 0. K ˙ p 0. K ˙ p K x p K x
32 31 3expa K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K C 0. K ˙ p 0. K ˙ p K x p K x
33 32 rexbidva K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A 0. K C 0. K ˙ p 0. K ˙ p K x p A p K x
34 17 33 mpbid K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x
35 simp11 K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x K HL
36 25 3adant3r K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x p Base K
37 simp12r K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x y Base K
38 simp3r K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x p K x
39 simp2lr K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x x < K y
40 hlpos K HL K Poset
41 35 40 syl K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x K Poset
42 simp12l K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x x Base K
43 4 15 5 plelttr K Poset p Base K x Base K y Base K p K x x < K y p < K y
44 41 36 42 37 43 syl13anc K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x p K x x < K y p < K y
45 38 39 44 mp2and K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x p < K y
46 4 15 5 1 2 3 hlrelat3 K HL p Base K y Base K p < K y q A p C p ˙ q p ˙ q K y
47 35 36 37 45 46 syl31anc K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x q A p C p ˙ q p ˙ q K y
48 simp11 K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y K HL
49 48 hllatd K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y K Lat
50 simp3ll K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y p A
51 50 24 syl K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y p Base K
52 simp3lr K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y q A
53 4 3 atbase q A q Base K
54 52 53 syl K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y q Base K
55 4 1 latjcl K Lat p Base K q Base K p ˙ q Base K
56 49 51 54 55 syl3anc K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y p ˙ q Base K
57 simp13 K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y z Base K
58 simp3r K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y p ˙ q K y
59 simp2l K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y y < K z
60 48 40 syl K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y K Poset
61 simp12 K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y y Base K
62 4 15 5 plelttr K Poset p ˙ q Base K y Base K z Base K p ˙ q K y y < K z p ˙ q < K z
63 60 56 61 57 62 syl13anc K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y p ˙ q K y y < K z p ˙ q < K z
64 58 59 63 mp2and K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y p ˙ q < K z
65 4 15 5 1 2 3 hlrelat3 K HL p ˙ q Base K z Base K p ˙ q < K z r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r p ˙ q ˙ r K z
66 48 56 57 64 65 syl31anc K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r p ˙ q ˙ r K z
67 simp1ll K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z K HL
68 67 hllatd K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z K Lat
69 simp2ll K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z p A
70 69 24 syl K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z p Base K
71 simp2lr K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z q A
72 71 53 syl K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z q Base K
73 68 70 72 55 syl3anc K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z p ˙ q Base K
74 simp3l K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z r A
75 4 3 atbase r A r Base K
76 74 75 syl K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z r Base K
77 4 1 latjcl K Lat p ˙ q Base K r Base K p ˙ q ˙ r Base K
78 68 73 76 77 syl3anc K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z p ˙ q ˙ r Base K
79 4 7 op1cl K OP 1. K Base K
80 67 10 79 3syl K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z 1. K Base K
81 simp3r K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z p ˙ q ˙ r K z
82 simp1r K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z z < K 1. K
83 67 40 syl K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z K Poset
84 simp1lr K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z z Base K
85 4 15 5 plelttr K Poset p ˙ q ˙ r Base K z Base K 1. K Base K p ˙ q ˙ r K z z < K 1. K p ˙ q ˙ r < K 1. K
86 83 78 84 80 85 syl13anc K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z p ˙ q ˙ r K z z < K 1. K p ˙ q ˙ r < K 1. K
87 81 82 86 mp2and K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z p ˙ q ˙ r < K 1. K
88 4 15 5 1 2 3 hlrelat3 K HL p ˙ q ˙ r Base K 1. K Base K p ˙ q ˙ r < K 1. K s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s p ˙ q ˙ r ˙ s K 1. K
89 67 78 80 87 88 syl31anc K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s p ˙ q ˙ r ˙ s K 1. K
90 simpl p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s p ˙ q ˙ r ˙ s K 1. K p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
91 90 reximi s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s p ˙ q ˙ r ˙ s K 1. K s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
92 89 91 syl K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
93 92 3exp K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
94 93 exp4a K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
95 94 ex K HL z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
96 95 3adant2 K HL y Base K z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
97 96 3imp K HL y Base K z Base K z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
98 97 3adant2l K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
99 98 imp K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q ˙ r K z s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
100 99 anim2d K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r p ˙ q ˙ r K z p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
101 100 reximdva K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r p ˙ q ˙ r K z r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
102 66 101 mpd K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
103 102 3exp K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
104 103 exp4a K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
105 104 exp4a K HL y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
106 105 3adant2l K HL x Base K y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
107 106 3imp1 K HL x Base K y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p ˙ q K y r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
108 107 anim2d K HL x Base K y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p C p ˙ q p ˙ q K y p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
109 108 reximdva K HL x Base K y Base K z Base K y < K z z < K 1. K p A q A p C p ˙ q p ˙ q K y q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
110 109 3adant2l K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A q A p C p ˙ q p ˙ q K y q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
111 110 3adant3r K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x q A p C p ˙ q p ˙ q K y q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
112 47 111 mpd K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
113 112 3expia K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
114 113 expd K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
115 114 reximdvai K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A p K x p A q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
116 34 115 mpd K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
117 116 3exp1 K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
118 117 imp K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
119 118 rexlimdv K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
120 119 rexlimdvva K HL x Base K y Base K z Base K 0. K < K x x < K y y < K z z < K 1. K p A q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s
121 8 120 mpd K HL p A q A p C p ˙ q r A p ˙ q C p ˙ q ˙ r s A p ˙ q ˙ r C p ˙ q ˙ r ˙ s