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Theorem elpaddn0

Description: Member of projective subspace sum of nonempty sets. (Contributed by NM, 3-Jan-2012)

Ref Expression
Hypotheses paddfval.l = ( le ‘ 𝐾 )
paddfval.j = ( join ‘ 𝐾 )
paddfval.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
paddfval.p + = ( +𝑃𝐾 )
Assertion elpaddn0 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆 ∈ ( 𝑋 + 𝑌 ) ↔ ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 paddfval.l = ( le ‘ 𝐾 )
2 paddfval.j = ( join ‘ 𝐾 )
3 paddfval.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
4 paddfval.p + = ( +𝑃𝐾 )
5 1 2 3 4 elpadd ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) → ( 𝑆 ∈ ( 𝑋 + 𝑌 ) ↔ ( ( 𝑆𝑋𝑆𝑌 ) ∨ ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) ) )
6 5 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆 ∈ ( 𝑋 + 𝑌 ) ↔ ( ( 𝑆𝑋𝑆𝑌 ) ∨ ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) ) )
7 simpl2 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → 𝑋𝐴 )
8 7 sseld ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆𝑋𝑆𝐴 ) )
9 simpll1 ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) ∧ 𝑟𝑌 ) → 𝐾 ∈ Lat )
10 ssel2 ( ( 𝑋𝐴𝑆𝑋 ) → 𝑆𝐴 )
11 10 3ad2antl2 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) → 𝑆𝐴 )
12 11 adantr ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) ∧ 𝑟𝑌 ) → 𝑆𝐴 )
13 eqid ( Base ‘ 𝐾 ) = ( Base ‘ 𝐾 )
14 13 3 atbase ( 𝑆𝐴𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
15 12 14 syl ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) ∧ 𝑟𝑌 ) → 𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
16 simpl3 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) → 𝑌𝐴 )
17 16 sselda ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) ∧ 𝑟𝑌 ) → 𝑟𝐴 )
18 13 3 atbase ( 𝑟𝐴𝑟 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
19 17 18 syl ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) ∧ 𝑟𝑌 ) → 𝑟 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
20 13 1 2 latlej1 ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑟 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) → 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) )
21 9 15 19 20 syl3anc ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) ∧ 𝑟𝑌 ) → 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) )
22 21 reximdva0 ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑋 ) ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) → ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) )
23 22 exp31 ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) → ( 𝑆𝑋 → ( 𝑌 ≠ ∅ → ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) ) ) )
24 23 com23 ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) → ( 𝑌 ≠ ∅ → ( 𝑆𝑋 → ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) ) ) )
25 24 imp ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) → ( 𝑆𝑋 → ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) ) )
26 25 ancld ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) → ( 𝑆𝑋 → ( 𝑆𝑋 ∧ ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) ) ) )
27 oveq1 ( 𝑞 = 𝑆 → ( 𝑞 𝑟 ) = ( 𝑆 𝑟 ) )
28 27 breq2d ( 𝑞 = 𝑆 → ( 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ↔ 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) ) )
29 28 rexbidv ( 𝑞 = 𝑆 → ( ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ↔ ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) ) )
30 29 rspcev ( ( 𝑆𝑋 ∧ ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑆 𝑟 ) ) → ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) )
31 26 30 syl6 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) → ( 𝑆𝑋 → ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) )
32 31 adantrl ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆𝑋 → ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) )
33 8 32 jcad ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆𝑋 → ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) )
34 simpl3 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → 𝑌𝐴 )
35 34 sseld ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆𝑌𝑆𝐴 ) )
36 simpll1 ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → 𝐾 ∈ Lat )
37 ssel2 ( ( 𝑋𝐴𝑞𝑋 ) → 𝑞𝐴 )
38 37 3ad2antl2 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) → 𝑞𝐴 )
39 38 adantr ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → 𝑞𝐴 )
40 13 3 atbase ( 𝑞𝐴𝑞 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
41 39 40 syl ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → 𝑞 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
42 simpl3 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) → 𝑌𝐴 )
43 42 sselda ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → 𝑆𝐴 )
44 43 14 syl ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → 𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) )
45 13 1 2 latlej2 ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑞 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ∧ 𝑆 ∈ ( Base ‘ 𝐾 ) ) → 𝑆 ( 𝑞 𝑆 ) )
46 36 41 44 45 syl3anc ( ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → 𝑆 ( 𝑞 𝑆 ) )
47 46 ex ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) → ( 𝑆𝑌𝑆 ( 𝑞 𝑆 ) ) )
48 47 ancld ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) → ( 𝑆𝑌 → ( 𝑆𝑌𝑆 ( 𝑞 𝑆 ) ) ) )
49 oveq2 ( 𝑟 = 𝑆 → ( 𝑞 𝑟 ) = ( 𝑞 𝑆 ) )
50 49 breq2d ( 𝑟 = 𝑆 → ( 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ↔ 𝑆 ( 𝑞 𝑆 ) ) )
51 50 rspcev ( ( 𝑆𝑌𝑆 ( 𝑞 𝑆 ) ) → ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) )
52 48 51 syl6 ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑞𝑋 ) → ( 𝑆𝑌 → ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) )
53 52 impancom ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → ( 𝑞𝑋 → ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) )
54 53 ancld ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → ( 𝑞𝑋 → ( 𝑞𝑋 ∧ ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) )
55 54 eximdv ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → ( ∃ 𝑞 𝑞𝑋 → ∃ 𝑞 ( 𝑞𝑋 ∧ ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) )
56 n0 ( 𝑋 ≠ ∅ ↔ ∃ 𝑞 𝑞𝑋 )
57 df-rex ( ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ↔ ∃ 𝑞 ( 𝑞𝑋 ∧ ∃ 𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) )
58 55 56 57 3imtr4g ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑆𝑌 ) → ( 𝑋 ≠ ∅ → ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) )
59 58 impancom ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ 𝑋 ≠ ∅ ) → ( 𝑆𝑌 → ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) )
60 59 adantrr ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆𝑌 → ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) )
61 35 60 jcad ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆𝑌 → ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) )
62 33 61 jaod ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( ( 𝑆𝑋𝑆𝑌 ) → ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) )
63 pm4.72 ( ( ( 𝑆𝑋𝑆𝑌 ) → ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) ↔ ( ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ↔ ( ( 𝑆𝑋𝑆𝑌 ) ∨ ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) ) )
64 62 63 sylib ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ↔ ( ( 𝑆𝑋𝑆𝑌 ) ∨ ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) ) )
65 6 64 bitr4d ( ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ 𝑋𝐴𝑌𝐴 ) ∧ ( 𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝑌 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑆 ∈ ( 𝑋 + 𝑌 ) ↔ ( 𝑆𝐴 ∧ ∃ 𝑞𝑋𝑟𝑌 𝑆 ( 𝑞 𝑟 ) ) ) )