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Theorem istrkgld

Description: Property of fulfilling the lower dimension N axiom. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Nov-2019)

Ref Expression
Hypotheses istrkg.p ⊢ P = Base G
istrkg.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
istrkg.i ⊢ I = Itv ⁡ G
Assertion istrkgld ⊢ G ∈ V ∧ N ∈ ℤ ≥ 2 → G Dim 𝒢 ≥ N ↔ ∃ f f : 1 ..^ N ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ N f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 istrkg.p ⊢ P = Base G
2 istrkg.d ⊢ - ˙ = dist ⁡ G
3 istrkg.i ⊢ I = Itv ⁡ G
4 eqidd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f = f
5 eqidd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → 1 ..^ n = 1 ..^ n
6 simp1 ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → p = P
7 6 eqcomd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → P = p
8 4 5 7 f1eq123d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 P ↔ f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 p
9 simp2 ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → d = - ˙
10 9 eqcomd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → - ˙ = d
11 10 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ 1 d x
12 10 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ j - ˙ x = f ⁡ j d x
13 11 12 eqeq12d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ↔ f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x
14 10 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ 1 d y
15 10 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ j - ˙ y = f ⁡ j d y
16 14 15 eqeq12d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ↔ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y
17 10 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ 1 d z
18 10 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ j - ˙ z = f ⁡ j d z
19 17 18 eqeq12d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ↔ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z
20 13 16 19 3anbi123d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ↔ f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z
21 20 ralbidv ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ↔ ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z
22 simp3 ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → i = I
23 22 eqcomd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → I = i
24 23 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → x I y = x i y
25 24 eleq2d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → z ∈ x I y ↔ z ∈ x i y
26 23 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → z I y = z i y
27 26 eleq2d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → x ∈ z I y ↔ x ∈ z i y
28 23 oveqd ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → x I z = x i z
29 28 eleq2d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → y ∈ x I z ↔ y ∈ x i z
30 25 27 29 3orbi123d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
31 30 notbid ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
32 21 31 anbi12d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z ∧ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
33 7 32 rexeqbidv ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∃ z ∈ p ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z ∧ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
34 7 33 rexeqbidv ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∃ y ∈ p ∃ z ∈ p ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z ∧ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
35 7 34 rexeqbidv ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∃ x ∈ p ∃ y ∈ p ∃ z ∈ p ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z ∧ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
36 8 35 anbi12d ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 p ∧ ∃ x ∈ p ∃ y ∈ p ∃ z ∈ p ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z ∧ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
37 36 exbidv ⊢ p = P ∧ d = - ˙ ∧ i = I → ∃ f f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∃ f f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 p ∧ ∃ x ∈ p ∃ y ∈ p ∃ z ∈ p ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z ∧ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
38 1 2 3 37 sbcie3s ⊢ g = G → [˙Base g / p]˙ [˙ dist ⁡ g / d]˙ [˙ Itv ⁡ g / i]˙ ∃ f f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 p ∧ ∃ x ∈ p ∃ y ∈ p ∃ z ∈ p ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z ∧ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z ↔ ∃ f f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
39 eqidd ⊢ n = N → f = f
40 oveq2 ⊢ n = N → 1 ..^ n = 1 ..^ N
41 eqidd ⊢ n = N → P = P
42 39 40 41 f1eq123d ⊢ n = N → f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 P ↔ f : 1 ..^ N ⟶ 1-1 P
43 oveq2 ⊢ n = N → 2 ..^ n = 2 ..^ N
44 43 raleqdv ⊢ n = N → ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ↔ ∀ j ∈ 2 ..^ N f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z
45 44 anbi1d ⊢ n = N → ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∀ j ∈ 2 ..^ N f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
46 45 rexbidv ⊢ n = N → ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ N f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
47 46 2rexbidv ⊢ n = N → ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ N f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
48 42 47 anbi12d ⊢ n = N → f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ f : 1 ..^ N ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ N f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
49 48 exbidv ⊢ n = N → ∃ f f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z ↔ ∃ f f : 1 ..^ N ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ N f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z
50 df-trkgld ⊢ Dim 𝒢 ≥ = g n | [˙Base g / p]˙ [˙ dist ⁡ g / d]˙ [˙ Itv ⁡ g / i]˙ ∃ f f : 1 ..^ n ⟶ 1-1 p ∧ ∃ x ∈ p ∃ y ∈ p ∃ z ∈ p ∀ j ∈ 2 ..^ n f ⁡ 1 d x = f ⁡ j d x ∧ f ⁡ 1 d y = f ⁡ j d y ∧ f ⁡ 1 d z = f ⁡ j d z ∧ ¬ z ∈ x i y ∨ x ∈ z i y ∨ y ∈ x i z
51 38 49 50 brabg ⊢ G ∈ V ∧ N ∈ ℤ ≥ 2 → G Dim 𝒢 ≥ N ↔ ∃ f f : 1 ..^ N ⟶ 1-1 P ∧ ∃ x ∈ P ∃ y ∈ P ∃ z ∈ P ∀ j ∈ 2 ..^ N f ⁡ 1 - ˙ x = f ⁡ j - ˙ x ∧ f ⁡ 1 - ˙ y = f ⁡ j - ˙ y ∧ f ⁡ 1 - ˙ z = f ⁡ j - ˙ z ∧ ¬ z ∈ x I y ∨ x ∈ z I y ∨ y ∈ x I z