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Theorem ishlg2

Description: Alternate version of ishlg , including closure. (Contributed by Thierry Arnoux, 13-Jul-2026)

Ref Expression
Hypotheses ishlg.p ⊢ 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
ishlg.i ⊢ 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
ishlg.k ⊢ 𝐾 = ( hlG ‘ 𝐺 )
ishlg2.g ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 ∈ 𝑉 )
ishlg2.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑃 )
Assertion ishlg2 ( 𝜑 → ( 𝐴 ( 𝐾 ‘ 𝐶 ) 𝐵 ↔ ( ( 𝐴 ∈ 𝑃 ∧ 𝐵 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝐴 ≠ 𝐶 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ishlg.p ⊢ 𝑃 = ( Base ‘ 𝐺 )
2 ishlg.i ⊢ 𝐼 = ( Itv ‘ 𝐺 )
3 ishlg.k ⊢ 𝐾 = ( hlG ‘ 𝐺 )
4 ishlg2.g ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 ∈ 𝑉 )
5 ishlg2.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑃 )
6 neeq2 ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( 𝑎 ≠ 𝑐 ↔ 𝑎 ≠ 𝐶 ) )
7 neeq2 ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( 𝑏 ≠ 𝑐 ↔ 𝑏 ≠ 𝐶 ) )
8 oveq1 ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) = ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) )
9 8 eleq2d ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ↔ 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ) )
10 oveq1 ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) = ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) )
11 10 eleq2d ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ↔ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) )
12 9 11 orbi12d ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ↔ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) )
13 6 7 12 3anbi123d ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ↔ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) )
14 13 anbi2d ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) ↔ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) ) )
15 14 opabbidv ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } = { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } )
16 elex ⊢ ( 𝐺 ∈ 𝑉 → 𝐺 ∈ V )
17 fveq2 ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( Base ‘ 𝑔 ) = ( Base ‘ 𝐺 ) )
18 17 1 eqtr4di ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( Base ‘ 𝑔 ) = 𝑃 )
19 18 eleq2d ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( 𝑎 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ↔ 𝑎 ∈ 𝑃 ) )
20 18 eleq2d ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( 𝑏 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ↔ 𝑏 ∈ 𝑃 ) )
21 19 20 anbi12d ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( ( 𝑎 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑏 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ) ↔ ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ) )
22 fveq2 ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( Itv ‘ 𝑔 ) = ( Itv ‘ 𝐺 ) )
23 22 2 eqtr4di ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( Itv ‘ 𝑔 ) = 𝐼 )
24 23 oveqd ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑏 ) = ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) )
25 24 eleq2d ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑏 ) ↔ 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ) )
26 23 oveqd ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑎 ) = ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) )
27 26 eleq2d ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( 𝑏 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑎 ) ↔ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) )
28 25 27 orbi12d ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑎 ) ) ↔ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) )
29 28 3anbi3d ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑎 ) ) ) ↔ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) )
30 21 29 anbi12d ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( ( ( 𝑎 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑏 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑎 ) ) ) ) ↔ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) ) )
31 30 opabbidv ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑏 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑎 ) ) ) ) } = { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } )
32 18 31 mpteq12dv ⊢ ( 𝑔 = 𝐺 → ( 𝑐 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ↦ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑏 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑎 ) ) ) ) } ) = ( 𝑐 ∈ 𝑃 ↦ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } ) )
33 df-hlg ⊢ hlG = ( 𝑔 ∈ V ↦ ( 𝑐 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ↦ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑏 ∈ ( Base ‘ 𝑔 ) ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 ( Itv ‘ 𝑔 ) 𝑎 ) ) ) ) } ) )
34 32 33 1 mptfvmpt ⊢ ( 𝐺 ∈ V → ( hlG ‘ 𝐺 ) = ( 𝑐 ∈ 𝑃 ↦ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } ) )
35 4 16 34 3syl ⊢ ( 𝜑 → ( hlG ‘ 𝐺 ) = ( 𝑐 ∈ 𝑃 ↦ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } ) )
36 3 35 eqtrid ⊢ ( 𝜑 → 𝐾 = ( 𝑐 ∈ 𝑃 ↦ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝑐 ∧ 𝑏 ≠ 𝑐 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝑐 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } ) )
37 1 fvexi ⊢ 𝑃 ∈ V
38 37 37 xpex ⊢ ( 𝑃 × 𝑃 ) ∈ V
39 opabssxp ⊢ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } ⊆ ( 𝑃 × 𝑃 )
40 38 39 ssexi ⊢ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } ∈ V
41 40 a1i ⊢ ( 𝜑 → { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } ∈ V )
42 15 36 5 41 fvmptd4 ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐾 ‘ 𝐶 ) = { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } )
43 42 breqd ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ( 𝐾 ‘ 𝐶 ) 𝐵 ↔ 𝐴 { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } 𝐵 ) )
44 simpl ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → 𝑎 = 𝐴 )
45 44 neeq1d ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( 𝑎 ≠ 𝐶 ↔ 𝐴 ≠ 𝐶 ) )
46 simpr ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → 𝑏 = 𝐵 )
47 46 neeq1d ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( 𝑏 ≠ 𝐶 ↔ 𝐵 ≠ 𝐶 ) )
48 46 oveq2d ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) = ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) )
49 44 48 eleq12d ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ↔ 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ) )
50 44 oveq2d ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) = ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) )
51 46 50 eleq12d ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ↔ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) )
52 49 51 orbi12d ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ↔ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) )
53 45 47 52 3anbi123d ⊢ ( ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ↔ ( 𝐴 ≠ 𝐶 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) ) )
54 eqid ⊢ { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } = { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) }
55 53 54 brab2a ⊢ ( 𝐴 { ⟨ 𝑎 , 𝑏 ⟩ ∣ ( ( 𝑎 ∈ 𝑃 ∧ 𝑏 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝑎 ≠ 𝐶 ∧ 𝑏 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝑎 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑏 ) ∨ 𝑏 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝑎 ) ) ) ) } 𝐵 ↔ ( ( 𝐴 ∈ 𝑃 ∧ 𝐵 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝐴 ≠ 𝐶 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) ) )
56 43 55 bitrdi ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ( 𝐾 ‘ 𝐶 ) 𝐵 ↔ ( ( 𝐴 ∈ 𝑃 ∧ 𝐵 ∈ 𝑃 ) ∧ ( 𝐴 ≠ 𝐶 ∧ 𝐵 ≠ 𝐶 ∧ ( 𝐴 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐵 ) ∨ 𝐵 ∈ ( 𝐶 𝐼 𝐴 ) ) ) ) ) )