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Theorem lneq2at

Description: A line equals the join of any two of its distinct points (atoms). (Contributed by NM, 29-Apr-2012)

Ref Expression
Hypotheses lneq2at.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐾 )
lneq2at.l = ( le ‘ 𝐾 )
lneq2at.j = ( join ‘ 𝐾 )
lneq2at.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
lneq2at.n 𝑁 = ( Lines ‘ 𝐾 )
lneq2at.m 𝑀 = ( pmap ‘ 𝐾 )
Assertion lneq2at ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝑋 = ( 𝑃 𝑄 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lneq2at.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐾 )
2 lneq2at.l = ( le ‘ 𝐾 )
3 lneq2at.j = ( join ‘ 𝐾 )
4 lneq2at.a 𝐴 = ( Atoms ‘ 𝐾 )
5 lneq2at.n 𝑁 = ( Lines ‘ 𝐾 )
6 lneq2at.m 𝑀 = ( pmap ‘ 𝐾 )
7 simp11 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝐾 ∈ HL )
8 simp12 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝑋𝐵 )
9 7 8 jca ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ) )
10 simp13 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 )
11 1 3 4 5 6 isline3 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ) → ( ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ↔ ∃ 𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) )
12 11 biimpd ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ) → ( ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 → ∃ 𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) )
13 9 10 12 sylc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ∃ 𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) )
14 simp3r ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → 𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) )
15 simp111 ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → 𝐾 ∈ HL )
16 simp121 ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → 𝑃𝐴 )
17 simp122 ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → 𝑄𝐴 )
18 16 17 jca ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) )
19 simp2 ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) )
20 15 18 19 3jca ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) )
21 simp123 ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → 𝑃𝑄 )
22 20 21 jca ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) ∧ 𝑃𝑄 ) )
23 7 hllatd ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝐾 ∈ Lat )
24 simp21 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝑃𝐴 )
25 1 4 atbase ( 𝑃𝐴𝑃𝐵 )
26 24 25 syl ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝑃𝐵 )
27 simp22 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝑄𝐴 )
28 1 4 atbase ( 𝑄𝐴𝑄𝐵 )
29 27 28 syl ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝑄𝐵 )
30 26 29 8 3jca ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ( 𝑃𝐵𝑄𝐵𝑋𝐵 ) )
31 23 30 jca ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ( 𝐾 ∈ Lat ∧ ( 𝑃𝐵𝑄𝐵𝑋𝐵 ) ) )
32 simp3 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) )
33 1 2 3 latjle12 ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ ( 𝑃𝐵𝑄𝐵𝑋𝐵 ) ) → ( ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ↔ ( 𝑃 𝑄 ) 𝑋 ) )
34 33 biimpd ( ( 𝐾 ∈ Lat ∧ ( 𝑃𝐵𝑄𝐵𝑋𝐵 ) ) → ( ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) → ( 𝑃 𝑄 ) 𝑋 ) )
35 31 32 34 sylc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ( 𝑃 𝑄 ) 𝑋 )
36 35 3ad2ant1 ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → ( 𝑃 𝑄 ) 𝑋 )
37 36 14 breqtrd ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → ( 𝑃 𝑄 ) ( 𝑟 𝑠 ) )
38 simpl1 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) ∧ 𝑃𝑄 ) → 𝐾 ∈ HL )
39 simpl2l ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) ∧ 𝑃𝑄 ) → 𝑃𝐴 )
40 simpl2r ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) ∧ 𝑃𝑄 ) → 𝑄𝐴 )
41 simpr ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) ∧ 𝑃𝑄 ) → 𝑃𝑄 )
42 simpl3 ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) ∧ 𝑃𝑄 ) → ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) )
43 2 3 4 ps-1 ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) → ( ( 𝑃 𝑄 ) ( 𝑟 𝑠 ) ↔ ( 𝑃 𝑄 ) = ( 𝑟 𝑠 ) ) )
44 38 39 40 41 42 43 syl131anc ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) ∧ 𝑃𝑄 ) → ( ( 𝑃 𝑄 ) ( 𝑟 𝑠 ) ↔ ( 𝑃 𝑄 ) = ( 𝑟 𝑠 ) ) )
45 44 biimpd ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ) ∧ 𝑃𝑄 ) → ( ( 𝑃 𝑄 ) ( 𝑟 𝑠 ) → ( 𝑃 𝑄 ) = ( 𝑟 𝑠 ) ) )
46 22 37 45 sylc ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → ( 𝑃 𝑄 ) = ( 𝑟 𝑠 ) )
47 14 46 eqtr4d ( ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) ∧ ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) ) → 𝑋 = ( 𝑃 𝑄 ) )
48 47 3exp ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ( ( 𝑟𝐴𝑠𝐴 ) → ( ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) → 𝑋 = ( 𝑃 𝑄 ) ) ) )
49 48 rexlimdvv ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → ( ∃ 𝑟𝐴𝑠𝐴 ( 𝑟𝑠𝑋 = ( 𝑟 𝑠 ) ) → 𝑋 = ( 𝑃 𝑄 ) ) )
50 13 49 mpd ( ( ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑋𝐵 ∧ ( 𝑀𝑋 ) ∈ 𝑁 ) ∧ ( 𝑃𝐴𝑄𝐴𝑃𝑄 ) ∧ ( 𝑃 𝑋𝑄 𝑋 ) ) → 𝑋 = ( 𝑃 𝑄 ) )