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Theorem ps-1

Description: The join of two atoms R .\/ S (specifying a projective geometry line) is determined uniquely by any two atoms (specifying two points) less than or equal to that join. Part of Lemma 16.4 of MaedaMaeda p. 69, showing projective space postulate PS1 in MaedaMaeda p. 67. (Contributed by NM, 15-Nov-2011)

Ref Expression
Hypotheses ps1.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
ps1.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
ps1.a ⊢ A = Atoms ⁡ K
Assertion ps-1 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ps1.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ K
2 ps1.j ⊢ ∨ ˙ = join ⁡ K
3 ps1.a ⊢ A = Atoms ⁡ K
4 oveq1 ⊢ R = P → R ∨ ˙ S = P ∨ ˙ S
5 4 breq2d ⊢ R = P → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S
6 4 eqeq2d ⊢ R = P → P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ S
7 5 6 imbi12d ⊢ R = P → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ S
8 7 eqcoms ⊢ P = R → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ S
9 simp3 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R ∧ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S
10 simp1 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → K ∈ HL
11 simp21 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∈ A
12 simp3l ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → R ∈ A
13 2 3 hlatjcom ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ R ∈ A → P ∨ ˙ R = R ∨ ˙ P
14 10 11 12 13 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ R = R ∨ ˙ P
15 14 3ad2ant1 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R ∧ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ R = R ∨ ˙ P
16 hllat ⊢ K ∈ HL → K ∈ Lat
17 16 3ad2ant1 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → K ∈ Lat
18 eqid ⊢ Base K = Base K
19 18 3 atbase ⊢ P ∈ A → P ∈ Base K
20 11 19 syl ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∈ Base K
21 simp22 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → Q ∈ A
22 18 3 atbase ⊢ Q ∈ A → Q ∈ Base K
23 21 22 syl ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → Q ∈ Base K
24 simp3r ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → S ∈ A
25 18 2 3 hlatjcl ⊢ K ∈ HL ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → R ∨ ˙ S ∈ Base K
26 10 12 24 25 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → R ∨ ˙ S ∈ Base K
27 18 1 2 latjle12 ⊢ K ∈ Lat ∧ P ∈ Base K ∧ Q ∈ Base K ∧ R ∨ ˙ S ∈ Base K → P ≤ ˙ R ∨ ˙ S ∧ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S
28 17 20 23 26 27 syl13anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ≤ ˙ R ∨ ˙ S ∧ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S
29 simpl ⊢ P ≤ ˙ R ∨ ˙ S ∧ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ≤ ˙ R ∨ ˙ S
30 28 29 biimtrrdi ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ≤ ˙ R ∨ ˙ S
31 30 adantr ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ≤ ˙ R ∨ ˙ S
32 simpl1 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → K ∈ HL
33 simpl21 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ∈ A
34 simpl3r ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → S ∈ A
35 simpl3l ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → R ∈ A
36 simpr ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ≠ R
37 1 2 3 hlatexchb1 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ S ∈ A ∧ R ∈ A ∧ P ≠ R → P ≤ ˙ R ∨ ˙ S ↔ R ∨ ˙ P = R ∨ ˙ S
38 32 33 34 35 36 37 syl131anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ≤ ˙ R ∨ ˙ S ↔ R ∨ ˙ P = R ∨ ˙ S
39 31 38 sylibd ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → R ∨ ˙ P = R ∨ ˙ S
40 39 3impia ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R ∧ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → R ∨ ˙ P = R ∨ ˙ S
41 15 40 eqtrd ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R ∧ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ R = R ∨ ˙ S
42 9 41 breqtrrd ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R ∧ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R
43 42 3expia ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R
44 18 2 3 hlatjcl ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ R ∈ A → P ∨ ˙ R ∈ Base K
45 10 11 12 44 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ R ∈ Base K
46 18 1 2 latjle12 ⊢ K ∈ Lat ∧ P ∈ Base K ∧ Q ∈ Base K ∧ P ∨ ˙ R ∈ Base K → P ≤ ˙ P ∨ ˙ R ∧ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R
47 17 20 23 45 46 syl13anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ≤ ˙ P ∨ ˙ R ∧ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R
48 simpr ⊢ P ≤ ˙ P ∨ ˙ R ∧ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R → Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R
49 simp23 ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ≠ Q
50 49 necomd ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → Q ≠ P
51 1 2 3 hlatexchb1 ⊢ K ∈ HL ∧ Q ∈ A ∧ R ∈ A ∧ P ∈ A ∧ Q ≠ P → Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R ↔ P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ R
52 10 21 12 11 50 51 syl131anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R ↔ P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ R
53 48 52 imbitrid ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ≤ ˙ P ∨ ˙ R ∧ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R → P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ R
54 47 53 sylbird ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R → P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ R
55 54 adantr ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ R → P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ R
56 43 55 syld ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ R
57 56 3impia ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R ∧ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ R
58 57 41 eqtrd ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R ∧ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S
59 58 3expia ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ≠ R → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S
60 18 2 3 hlatjcl ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ S ∈ Base K
61 10 11 24 60 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ S ∈ Base K
62 18 1 2 latjle12 ⊢ K ∈ Lat ∧ P ∈ Base K ∧ Q ∈ Base K ∧ P ∨ ˙ S ∈ Base K → P ≤ ˙ P ∨ ˙ S ∧ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S
63 17 20 23 61 62 syl13anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ≤ ˙ P ∨ ˙ S ∧ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S
64 simpr ⊢ P ≤ ˙ P ∨ ˙ S ∧ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S → Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S
65 63 64 biimtrrdi ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S → Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S
66 1 2 3 hlatexchb1 ⊢ K ∈ HL ∧ Q ∈ A ∧ S ∈ A ∧ P ∈ A ∧ Q ≠ P → Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ S
67 10 21 24 11 50 66 syl131anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ S
68 65 67 sylibd ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = P ∨ ˙ S
69 8 59 68 pm2.61ne ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S
70 18 2 3 hlatjcl ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A → P ∨ ˙ Q ∈ Base K
71 10 11 21 70 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ∈ Base K
72 18 1 latref ⊢ K ∈ Lat ∧ P ∨ ˙ Q ∈ Base K → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ Q
73 17 71 72 syl2anc ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ Q
74 breq2 ⊢ P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ P ∨ ˙ Q ↔ P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S
75 73 74 syl5ibcom ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S
76 69 75 impbid ⊢ K ∈ HL ∧ P ∈ A ∧ Q ∈ A ∧ P ≠ Q ∧ R ∈ A ∧ S ∈ A → P ∨ ˙ Q ≤ ˙ R ∨ ˙ S ↔ P ∨ ˙ Q = R ∨ ˙ S