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Theorem 3dim0

Description: There exists a 3-dimensional (height-4) element i.e. a volume. (Contributed by NM, 25-Jul-2012)

Ref Expression
Hypotheses 3dim0.j = ( join ‘ 𝐾 )
3dim0.l = ( le ‘ 𝐾 )
3dim0.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
Assertion 3dim0 ( 𝐾 ∈ HL → ∃ 𝑝𝐴𝑞𝐴𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 3dim0.j = ( join ‘ 𝐾 )
2 3dim0.l = ( le ‘ 𝐾 )
3 3dim0.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
4 eqid ( ⋖ ‘ 𝐾 ) = ( ⋖ ‘ 𝐾 )
5 1 4 3 athgt ( 𝐾 ∈ HL → ∃ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ( 𝑝 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ∃ 𝑟𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) )
6 df-3an ( ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ( ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) )
7 simpll1 ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → 𝐾 ∈ HL )
8 eqid ( Base ‘ 𝐾 ) = ( Base ‘ 𝐾 )
9 8 1 3 hlatjcl ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) → ( 𝑝 𝑞 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
10 9 ad2antrr ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → ( 𝑝 𝑞 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
11 simplr ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → 𝑟𝐴 )
12 8 2 1 4 3 cvr1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑟𝐴 ) → ( ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ↔ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) )
13 7 10 11 12 syl3anc ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → ( ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ↔ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) )
14 13 anbi2d ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → ( ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ) ↔ ( 𝑝𝑞 ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ) )
15 7 hllatd ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → 𝐾 ∈ Lat )
16 8 3 atbase ( 𝑟𝐴𝑟 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
17 16 ad2antlr ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → 𝑟 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
18 8 1 latjcl ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑟 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) → ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
19 15 10 17 18 syl3anc ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
20 simpr ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → 𝑠𝐴 )
21 8 2 1 4 3 cvr1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → ( ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ↔ ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) )
22 7 19 20 21 syl3anc ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → ( ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ↔ ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) )
23 14 22 anbi12d ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → ( ( ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ( ( 𝑝𝑞 ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) )
24 6 23 syl5bb ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) ∧ 𝑠𝐴 ) → ( ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ( ( 𝑝𝑞 ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) )
25 24 rexbidva ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) → ( ∃ 𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝𝑞 ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) )
26 r19.42v ( ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝𝑞 ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ↔ ( ( 𝑝𝑞 ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) )
27 anass ( ( ( 𝑝𝑞 ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ↔ ( 𝑝𝑞 ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) )
28 26 27 bitri ( ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝𝑞 ∧ ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ↔ ( 𝑝𝑞 ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) )
29 25 28 bitrdi ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ∧ 𝑟𝐴 ) → ( ∃ 𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ( 𝑝𝑞 ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ) )
30 29 rexbidva ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) → ( ∃ 𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ∃ 𝑟𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ) )
31 r19.42v ( ∃ 𝑟𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ↔ ( 𝑝𝑞 ∧ ∃ 𝑟𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) )
32 30 31 bitrdi ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) → ( ∃ 𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ( 𝑝𝑞 ∧ ∃ 𝑟𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ) )
33 1 4 3 atcvr1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) → ( 𝑝𝑞𝑝 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( 𝑝 𝑞 ) ) )
34 33 anbi1d ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) → ( ( 𝑝𝑞 ∧ ∃ 𝑟𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ↔ ( 𝑝 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ∃ 𝑟𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ) )
35 32 34 bitrd ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) → ( ∃ 𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ( 𝑝 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ∃ 𝑟𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ) )
36 35 3expb ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑝𝐴𝑞𝐴 ) ) → ( ∃ 𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ( 𝑝 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ∃ 𝑟𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ) )
37 36 2rexbidva ( 𝐾 ∈ HL → ( ∃ 𝑝𝐴𝑞𝐴𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) ↔ ∃ 𝑝𝐴𝑞𝐴 ( 𝑝 ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ∃ 𝑟𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ∧ ∃ 𝑠𝐴 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ( ⋖ ‘ 𝐾 ) ( ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) 𝑠 ) ) ) ) )
38 5 37 mpbird ( 𝐾 ∈ HL → ∃ 𝑝𝐴𝑞𝐴𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑝𝑞 ∧ ¬ 𝑟 ( 𝑝 𝑞 ) ∧ ¬ 𝑠 ( ( 𝑝 𝑞 ) 𝑟 ) ) )