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Theorem llnexchb2

Description: Line exchange property (compare cvlatexchb2 for atoms). (Contributed by NM, 17-Nov-2012)

Ref Expression
Hypotheses llnexch.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
llnexch.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
llnexch.m ⊢ ∧ ˙ = meet ⁡ K
llnexch.a ⊢ A = Atoms ⁡ K
llnexch.n ⊢ N = LLines ⁡ K
Assertion llnexchb2 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 llnexch.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
2 llnexch.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
3 llnexch.m ⊢ ∧ ˙ = meet ⁡ K
4 llnexch.a ⊢ A = Atoms ⁡ K
5 llnexch.n ⊢ N = LLines ⁡ K
6 simp23 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → Z ∈ N
7 simp1 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → K ∈ HL
8 eqid ⊢ Base K = Base K
9 8 5 llnbase ⊢ Z ∈ N → Z ∈ Base K
10 6 9 syl ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → Z ∈ Base K
11 8 2 4 5 islln3 ⊢ K ∈ HL ∧ Z ∈ Base K → Z ∈ N ↔ ∃ p ∈ A ∃ q ∈ A p ≠ q ∧ Z = p ∨ ˙ q
12 7 10 11 syl2anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → Z ∈ N ↔ ∃ p ∈ A ∃ q ∈ A p ≠ q ∧ Z = p ∨ ˙ q
13 6 12 mpbid ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → ∃ p ∈ A ∃ q ∈ A p ≠ q ∧ Z = p ∨ ˙ q
14 simp3r ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → X ≠ Z
15 14 necomd ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → Z ≠ X
16 simp11 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → K ∈ HL
17 16 hllatd ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → K ∈ Lat
18 simp2l ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∈ A
19 8 4 atbase ⊢ p ∈ A → p ∈ Base K
20 18 19 syl ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∈ Base K
21 simp2r ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → q ∈ A
22 8 4 atbase ⊢ q ∈ A → q ∈ Base K
23 21 22 syl ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → q ∈ Base K
24 simp121 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → X ∈ N
25 8 5 llnbase ⊢ X ∈ N → X ∈ Base K
26 24 25 syl ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → X ∈ Base K
27 8 1 2 latjle12 ⊢ K ∈ Lat ∧ p ∈ Base K ∧ q ∈ Base K ∧ X ∈ Base K → p ≤ ˙ X ∧ q ≤ ˙ X ↔ p ∨ ˙ q ≤ ˙ X
28 17 20 23 26 27 syl13anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ≤ ˙ X ∧ q ≤ ˙ X ↔ p ∨ ˙ q ≤ ˙ X
29 simp3 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ≠ q
30 2 4 5 llni2 ⊢ K ∈ HL ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∨ ˙ q ∈ N
31 16 18 21 29 30 syl31anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∨ ˙ q ∈ N
32 1 5 llncmp ⊢ K ∈ HL ∧ p ∨ ˙ q ∈ N ∧ X ∈ N → p ∨ ˙ q ≤ ˙ X ↔ p ∨ ˙ q = X
33 16 31 24 32 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∨ ˙ q ≤ ˙ X ↔ p ∨ ˙ q = X
34 28 33 bitr2d ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∨ ˙ q = X ↔ p ≤ ˙ X ∧ q ≤ ˙ X
35 34 necon3abid ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∨ ˙ q ≠ X ↔ ¬ p ≤ ˙ X ∧ q ≤ ˙ X
36 ianor ⊢ ¬ p ≤ ˙ X ∧ q ≤ ˙ X ↔ ¬ p ≤ ˙ X ∨ ¬ q ≤ ˙ X
37 35 36 bitrdi ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∨ ˙ q ≠ X ↔ ¬ p ≤ ˙ X ∨ ¬ q ≤ ˙ X
38 simpl11 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ p ≤ ˙ X → K ∈ HL
39 24 adantr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ p ≤ ˙ X → X ∈ N
40 simp122 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → Y ∈ N
41 40 adantr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ p ≤ ˙ X → Y ∈ N
42 simpl2l ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ p ≤ ˙ X → p ∈ A
43 simpl2r ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ p ≤ ˙ X → q ∈ A
44 simpr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ p ≤ ˙ X → ¬ p ≤ ˙ X
45 simp13l ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → X ∧ ˙ Y ∈ A
46 45 adantr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ p ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ∈ A
47 1 2 3 4 5 llnexchb2lem ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ ¬ p ≤ ˙ X ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
48 38 39 41 42 43 44 46 47 syl331anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ p ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
49 48 ex ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → ¬ p ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
50 simpl11 ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → K ∈ HL
51 24 adantr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → X ∈ N
52 40 adantr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → Y ∈ N
53 simpl2r ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → q ∈ A
54 simpl2l ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → p ∈ A
55 simpr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → ¬ q ≤ ˙ X
56 45 adantr ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ∈ A
57 1 2 3 4 5 llnexchb2lem ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ q ∈ A ∧ p ∈ A ∧ ¬ q ≤ ˙ X ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ q ∨ ˙ p ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ q ∨ ˙ p
58 50 51 52 53 54 55 56 57 syl331anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ q ∨ ˙ p ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ q ∨ ˙ p
59 2 4 hlatjcom ⊢ K ∈ HL ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A → p ∨ ˙ q = q ∨ ˙ p
60 50 54 53 59 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → p ∨ ˙ q = q ∨ ˙ p
61 60 breq2d ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y ≤ ˙ q ∨ ˙ p
62 60 oveq2d ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → X ∧ ˙ p ∨ ˙ q = X ∧ ˙ q ∨ ˙ p
63 62 eqeq2d ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ q ∨ ˙ p
64 58 61 63 3bitr4d ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q ∧ ¬ q ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
65 64 ex ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → ¬ q ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
66 49 65 jaod ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → ¬ p ≤ ˙ X ∨ ¬ q ≤ ˙ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
67 37 66 sylbid ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → p ∨ ˙ q ≠ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
68 neeq1 ⊢ Z = p ∨ ˙ q → Z ≠ X ↔ p ∨ ˙ q ≠ X
69 breq2 ⊢ Z = p ∨ ˙ q → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q
70 oveq2 ⊢ Z = p ∨ ˙ q → X ∧ ˙ Z = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
71 70 eqeq2d ⊢ Z = p ∨ ˙ q → X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
72 69 71 bibi12d ⊢ Z = p ∨ ˙ q → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
73 68 72 imbi12d ⊢ Z = p ∨ ˙ q → Z ≠ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z ↔ p ∨ ˙ q ≠ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ p ∨ ˙ q ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ p ∨ ˙ q
74 67 73 syl5ibrcom ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z ∧ p ∈ A ∧ q ∈ A ∧ p ≠ q → Z = p ∨ ˙ q → Z ≠ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z
75 74 3exp ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → p ∈ A ∧ q ∈ A → p ≠ q → Z = p ∨ ˙ q → Z ≠ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z
76 75 imp4a ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → p ∈ A ∧ q ∈ A → p ≠ q ∧ Z = p ∨ ˙ q → Z ≠ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z
77 76 rexlimdvv ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → ∃ p ∈ A ∃ q ∈ A p ≠ q ∧ Z = p ∨ ˙ q → Z ≠ X → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z
78 13 15 77 mp2d ⊢ K ∈ HL ∧ X ∈ N ∧ Y ∈ N ∧ Z ∈ N ∧ X ∧ ˙ Y ∈ A ∧ X ≠ Z → X ∧ ˙ Y ≤ ˙ Z ↔ X ∧ ˙ Y = X ∧ ˙ Z