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Theorem ishlat1

Description: The predicate "is a Hilbert lattice", which is: is orthomodular ( K e. OML ), complete ( K e. CLat ), atomic and satisfies the exchange (or covering) property ( K e. CvLat ), satisfies the superposition principle, and has a minimum height of 4 (witnessed here by 0, x, y, z, 1). (Contributed by NM, 5-Nov-2012)

Ref Expression
Hypotheses ishlat.b ⊢ B = Base K
ishlat.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
ishlat.s ⊢ < ˙ = < K
ishlat.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
ishlat.z ⊢ 0 ˙ = 0. ⁡ K
ishlat.u ⊢ 1 ˙ = 1. ⁡ K
ishlat.a ⊢ A = Atoms ⁡ K
Assertion ishlat1 ⊢ K ∈ HL ↔ K ∈ OML ∧ K ∈ CLat ∧ K ∈ CvLat ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y ∧ ∃ x ∈ B ∃ y ∈ B ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ishlat.b ⊢ B = Base K
2 ishlat.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
3 ishlat.s ⊢ < ˙ = < K
4 ishlat.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
5 ishlat.z ⊢ 0 ˙ = 0. ⁡ K
6 ishlat.u ⊢ 1 ˙ = 1. ⁡ K
7 ishlat.a ⊢ A = Atoms ⁡ K
8 fveq2 ⊢ k = K → Atoms ⁡ k = Atoms ⁡ K
9 8 7 eqtr4di ⊢ k = K → Atoms ⁡ k = A
10 fveq2 ⊢ k = K → ≤ k = ≤ K
11 10 2 eqtr4di ⊢ k = K → ≤ k = ≤ ˙
12 11 breqd ⊢ k = K → z ≤ k x join ⁡ k y ↔ z ≤ ˙ x join ⁡ k y
13 fveq2 ⊢ k = K → join ⁡ k = join ⁡ K
14 13 4 eqtr4di ⊢ k = K → join ⁡ k = ∨ ˙
15 14 oveqd ⊢ k = K → x join ⁡ k y = x ∨ ˙ y
16 15 breq2d ⊢ k = K → z ≤ ˙ x join ⁡ k y ↔ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y
17 12 16 bitrd ⊢ k = K → z ≤ k x join ⁡ k y ↔ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y
18 17 3anbi3d ⊢ k = K → z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ k x join ⁡ k y ↔ z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y
19 9 18 rexeqbidv ⊢ k = K → ∃ z ∈ Atoms ⁡ k z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ k x join ⁡ k y ↔ ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y
20 19 imbi2d ⊢ k = K → x ≠ y → ∃ z ∈ Atoms ⁡ k z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ k x join ⁡ k y ↔ x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y
21 9 20 raleqbidv ⊢ k = K → ∀ y ∈ Atoms ⁡ k x ≠ y → ∃ z ∈ Atoms ⁡ k z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ k x join ⁡ k y ↔ ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y
22 9 21 raleqbidv ⊢ k = K → ∀ x ∈ Atoms ⁡ k ∀ y ∈ Atoms ⁡ k x ≠ y → ∃ z ∈ Atoms ⁡ k z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ k x join ⁡ k y ↔ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y
23 fveq2 ⊢ k = K → Base k = Base K
24 23 1 eqtr4di ⊢ k = K → Base k = B
25 fveq2 ⊢ k = K → < k = < K
26 25 3 eqtr4di ⊢ k = K → < k = < ˙
27 26 breqd ⊢ k = K → 0. ⁡ k < k x ↔ 0. ⁡ k < ˙ x
28 fveq2 ⊢ k = K → 0. ⁡ k = 0. ⁡ K
29 28 5 eqtr4di ⊢ k = K → 0. ⁡ k = 0 ˙
30 29 breq1d ⊢ k = K → 0. ⁡ k < ˙ x ↔ 0 ˙ < ˙ x
31 27 30 bitrd ⊢ k = K → 0. ⁡ k < k x ↔ 0 ˙ < ˙ x
32 26 breqd ⊢ k = K → x < k y ↔ x < ˙ y
33 31 32 anbi12d ⊢ k = K → 0. ⁡ k < k x ∧ x < k y ↔ 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y
34 26 breqd ⊢ k = K → y < k z ↔ y < ˙ z
35 26 breqd ⊢ k = K → z < k 1. ⁡ k ↔ z < ˙ 1. ⁡ k
36 fveq2 ⊢ k = K → 1. ⁡ k = 1. ⁡ K
37 36 6 eqtr4di ⊢ k = K → 1. ⁡ k = 1 ˙
38 37 breq2d ⊢ k = K → z < ˙ 1. ⁡ k ↔ z < ˙ 1 ˙
39 35 38 bitrd ⊢ k = K → z < k 1. ⁡ k ↔ z < ˙ 1 ˙
40 34 39 anbi12d ⊢ k = K → y < k z ∧ z < k 1. ⁡ k ↔ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙
41 33 40 anbi12d ⊢ k = K → 0. ⁡ k < k x ∧ x < k y ∧ y < k z ∧ z < k 1. ⁡ k ↔ 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙
42 24 41 rexeqbidv ⊢ k = K → ∃ z ∈ Base k 0. ⁡ k < k x ∧ x < k y ∧ y < k z ∧ z < k 1. ⁡ k ↔ ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙
43 24 42 rexeqbidv ⊢ k = K → ∃ y ∈ Base k ∃ z ∈ Base k 0. ⁡ k < k x ∧ x < k y ∧ y < k z ∧ z < k 1. ⁡ k ↔ ∃ y ∈ B ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙
44 24 43 rexeqbidv ⊢ k = K → ∃ x ∈ Base k ∃ y ∈ Base k ∃ z ∈ Base k 0. ⁡ k < k x ∧ x < k y ∧ y < k z ∧ z < k 1. ⁡ k ↔ ∃ x ∈ B ∃ y ∈ B ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙
45 22 44 anbi12d ⊢ k = K → ∀ x ∈ Atoms ⁡ k ∀ y ∈ Atoms ⁡ k x ≠ y → ∃ z ∈ Atoms ⁡ k z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ k x join ⁡ k y ∧ ∃ x ∈ Base k ∃ y ∈ Base k ∃ z ∈ Base k 0. ⁡ k < k x ∧ x < k y ∧ y < k z ∧ z < k 1. ⁡ k ↔ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y ∧ ∃ x ∈ B ∃ y ∈ B ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙
46 df-hlat ⊢ HL = k ∈ OML ∩ CLat ∩ CvLat | ∀ x ∈ Atoms ⁡ k ∀ y ∈ Atoms ⁡ k x ≠ y → ∃ z ∈ Atoms ⁡ k z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ k x join ⁡ k y ∧ ∃ x ∈ Base k ∃ y ∈ Base k ∃ z ∈ Base k 0. ⁡ k < k x ∧ x < k y ∧ y < k z ∧ z < k 1. ⁡ k
47 45 46 elrab2 ⊢ K ∈ HL ↔ K ∈ OML ∩ CLat ∩ CvLat ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y ∧ ∃ x ∈ B ∃ y ∈ B ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙
48 elin ⊢ K ∈ OML ∩ CLat ↔ K ∈ OML ∧ K ∈ CLat
49 48 anbi1i ⊢ K ∈ OML ∩ CLat ∧ K ∈ CvLat ↔ K ∈ OML ∧ K ∈ CLat ∧ K ∈ CvLat
50 elin ⊢ K ∈ OML ∩ CLat ∩ CvLat ↔ K ∈ OML ∩ CLat ∧ K ∈ CvLat
51 df-3an ⊢ K ∈ OML ∧ K ∈ CLat ∧ K ∈ CvLat ↔ K ∈ OML ∧ K ∈ CLat ∧ K ∈ CvLat
52 49 50 51 3bitr4ri ⊢ K ∈ OML ∧ K ∈ CLat ∧ K ∈ CvLat ↔ K ∈ OML ∩ CLat ∩ CvLat
53 52 anbi1i ⊢ K ∈ OML ∧ K ∈ CLat ∧ K ∈ CvLat ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y ∧ ∃ x ∈ B ∃ y ∈ B ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙ ↔ K ∈ OML ∩ CLat ∩ CvLat ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y ∧ ∃ x ∈ B ∃ y ∈ B ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙
54 47 53 bitr4i ⊢ K ∈ HL ↔ K ∈ OML ∧ K ∈ CLat ∧ K ∈ CvLat ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ z ∈ A z ≠ x ∧ z ≠ y ∧ z ≤ ˙ x ∨ ˙ y ∧ ∃ x ∈ B ∃ y ∈ B ∃ z ∈ B 0 ˙ < ˙ x ∧ x < ˙ y ∧ y < ˙ z ∧ z < ˙ 1 ˙