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Theorem fh1

Description: Foulis-Holland Theorem. If any 2 pairs in a triple of orthomodular lattice elements commute, the triple is distributive. First of two parts. Theorem 5 of Kalmbach p. 25. (Contributed by NM, 14-Jun-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion fh1 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ B ∨ ℋ C = A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 chincl ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ → A ∩ B ∈ C ℋ
2 chincl ⊢ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ C ∈ C ℋ
3 chjcl ⊢ A ∩ B ∈ C ℋ ∧ A ∩ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ∈ C ℋ
4 1 2 3 syl2an ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ∈ C ℋ
5 4 anandis ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ∈ C ℋ
6 chjcl ⊢ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → B ∨ ℋ C ∈ C ℋ
7 chincl ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∨ ℋ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∈ C ℋ
8 6 7 sylan2 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∈ C ℋ
9 chsh ⊢ A ∩ B ∨ ℋ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∈ S ℋ
10 8 9 syl ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∈ S ℋ
11 5 10 jca ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ∈ C ℋ ∧ A ∩ B ∨ ℋ C ∈ S ℋ
12 11 3impb ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ∈ C ℋ ∧ A ∩ B ∨ ℋ C ∈ S ℋ
13 12 adantr ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ∈ C ℋ ∧ A ∩ B ∨ ℋ C ∈ S ℋ
14 ledi ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ⊆ A ∩ B ∨ ℋ C
15 14 adantr ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ⊆ A ∩ B ∨ ℋ C
16 incom ⊢ A ∩ B ∨ ℋ C = B ∨ ℋ C ∩ A
17 16 a1i ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C = B ∨ ℋ C ∩ A
18 chdmj1 ⊢ A ∩ B ∈ C ℋ ∧ A ∩ C ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = ⊥ ⁡ A ∩ B ∩ ⊥ ⁡ A ∩ C
19 1 2 18 syl2an ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = ⊥ ⁡ A ∩ B ∩ ⊥ ⁡ A ∩ C
20 chdmm1 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ A ∩ B = ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B
21 chdmm1 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ A ∩ C = ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C
22 20 21 ineqan12d ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ A ∩ B ∩ ⊥ ⁡ A ∩ C = ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C
23 19 22 eqtrd ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C
24 17 23 ineq12d ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C
25 24 3impdi ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C
26 25 adantr ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C
27 inass ⊢ B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C
28 cmcm2 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ → A 𝐶 ℋ B ↔ A 𝐶 ℋ ⊥ ⁡ B
29 choccl ⊢ B ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ B ∈ C ℋ
30 cmbr3 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ ⊥ ⁡ B ∈ C ℋ → A 𝐶 ℋ ⊥ ⁡ B ↔ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B = A ∩ ⊥ ⁡ B
31 29 30 sylan2 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ → A 𝐶 ℋ ⊥ ⁡ B ↔ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B = A ∩ ⊥ ⁡ B
32 28 31 bitrd ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ → A 𝐶 ℋ B ↔ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B = A ∩ ⊥ ⁡ B
33 32 biimpa ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B → A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B = A ∩ ⊥ ⁡ B
34 33 3adantl3 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B → A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B = A ∩ ⊥ ⁡ B
35 34 adantrr ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B = A ∩ ⊥ ⁡ B
36 cmcm2 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A 𝐶 ℋ C ↔ A 𝐶 ℋ ⊥ ⁡ C
37 choccl ⊢ C ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ C ∈ C ℋ
38 cmbr3 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ ⊥ ⁡ C ∈ C ℋ → A 𝐶 ℋ ⊥ ⁡ C ↔ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ C
39 37 38 sylan2 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A 𝐶 ℋ ⊥ ⁡ C ↔ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ C
40 36 39 bitrd ⊢ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A 𝐶 ℋ C ↔ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ C
41 40 biimpa ⊢ A ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ C
42 41 3adantl2 ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ C
43 42 adantrl ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ C
44 35 43 ineq12d ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ B ∩ A ∩ ⊥ ⁡ C
45 inindi ⊢ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C
46 inindi ⊢ A ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ B ∩ A ∩ ⊥ ⁡ C
47 44 45 46 3eqtr4g ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C
48 47 ineq2d ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C
49 27 48 eqtrid ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C
50 in12 ⊢ B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C = A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C
51 49 50 eqtrdi ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C
52 chdmj1 ⊢ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ B ∨ ℋ C = ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C
53 52 ineq2d ⊢ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∨ ℋ C = B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C
54 chocin ⊢ B ∨ ℋ C ∈ C ℋ → B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∨ ℋ C = 0 ℋ
55 6 54 syl ⊢ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∨ ℋ C = 0 ℋ
56 53 55 eqtr3d ⊢ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C = 0 ℋ
57 56 ineq2d ⊢ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C = A ∩ 0 ℋ
58 chm0 ⊢ A ∈ C ℋ → A ∩ 0 ℋ = 0 ℋ
59 57 58 sylan9eqr ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C = 0 ℋ
60 59 3impb ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ → A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C = 0 ℋ
61 60 adantr ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ C = 0 ℋ
62 51 61 eqtrd ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → B ∨ ℋ C ∩ A ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ B ∩ ⊥ ⁡ A ∨ ℋ ⊥ ⁡ C = 0 ℋ
63 26 62 eqtrd ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = 0 ℋ
64 pjoml ⊢ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ∈ C ℋ ∧ A ∩ B ∨ ℋ C ∈ S ℋ ∧ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C ⊆ A ∩ B ∨ ℋ C ∧ A ∩ B ∨ ℋ C ∩ ⊥ ⁡ A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = 0 ℋ → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = A ∩ B ∨ ℋ C
65 13 15 63 64 syl12anc ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C = A ∩ B ∨ ℋ C
66 65 eqcomd ⊢ A ∈ C ℋ ∧ B ∈ C ℋ ∧ C ∈ C ℋ ∧ A 𝐶 ℋ B ∧ A 𝐶 ℋ C → A ∩ B ∨ ℋ C = A ∩ B ∨ ℋ A ∩ C