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Theorem cvrexch 30231
Description: A Hilbert lattice satisfies the exchange axiom. Proposition 1(iii) of [Kalmbach] p. 140 and its converse. Originally proved by Garrett Birkhoff in 1933. (cvexchi 22965 analog.) (Contributed by NM, 18-Nov-2011.)
Hypotheses
Ref Expression
cvrexch.b  |-  B  =  ( Base `  K
)
cvrexch.j  |-  .\/  =  ( join `  K )
cvrexch.m  |-  ./\  =  ( meet `  K )
cvrexch.c  |-  C  =  (  <o  `  K )
Assertion
Ref Expression
cvrexch  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( X  ./\  Y ) C Y  <->  X C
( X  .\/  Y
) ) )

Proof of Theorem cvrexch
StepHypRef Expression
1 cvrexch.b . . 3  |-  B  =  ( Base `  K
)
2 cvrexch.j . . 3  |-  .\/  =  ( join `  K )
3 cvrexch.m . . 3  |-  ./\  =  ( meet `  K )
4 cvrexch.c . . 3  |-  C  =  (  <o  `  K )
51, 2, 3, 4cvrexchlem 30230 . 2  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( X  ./\  Y ) C Y  ->  X C ( X  .\/  Y ) ) )
6 simp1 955 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  K  e.  HL )
7 hlop 30174 . . . . . . 7  |-  ( K  e.  HL  ->  K  e.  OP )
873ad2ant1 976 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  K  e.  OP )
9 simp3 957 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  Y  e.  B )
10 eqid 2296 . . . . . . 7  |-  ( oc
`  K )  =  ( oc `  K
)
111, 10opoccl 30006 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  OP  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  Y
)  e.  B )
128, 9, 11syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  Y
)  e.  B )
13 simp2 956 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  X  e.  B )
141, 10opoccl 30006 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  OP  /\  X  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  X
)  e.  B )
158, 13, 14syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  X
)  e.  B )
161, 2, 3, 4cvrexchlem 30230 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  HL  /\  ( ( oc `  K ) `  Y
)  e.  B  /\  ( ( oc `  K ) `  X
)  e.  B )  ->  ( ( ( ( oc `  K
) `  Y )  ./\  ( ( oc `  K ) `  X
) ) C ( ( oc `  K
) `  X )  ->  ( ( oc `  K ) `  Y
) C ( ( ( oc `  K
) `  Y )  .\/  ( ( oc `  K ) `  X
) ) ) )
176, 12, 15, 16syl3anc 1182 . . . 4  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( ( ( oc `  K ) `
 Y )  ./\  ( ( oc `  K ) `  X
) ) C ( ( oc `  K
) `  X )  ->  ( ( oc `  K ) `  Y
) C ( ( ( oc `  K
) `  Y )  .\/  ( ( oc `  K ) `  X
) ) ) )
18 hlol 30173 . . . . . . 7  |-  ( K  e.  HL  ->  K  e.  OL )
191, 2, 3, 10oldmj1 30033 . . . . . . 7  |-  ( ( K  e.  OL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  ( X  .\/  Y ) )  =  ( ( ( oc `  K ) `
 X )  ./\  ( ( oc `  K ) `  Y
) ) )
2018, 19syl3an1 1215 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  ( X  .\/  Y ) )  =  ( ( ( oc `  K ) `
 X )  ./\  ( ( oc `  K ) `  Y
) ) )
21 hllat 30175 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  HL  ->  K  e.  Lat )
22213ad2ant1 976 . . . . . . 7  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  K  e.  Lat )
231, 3latmcom 14197 . . . . . . 7  |-  ( ( K  e.  Lat  /\  ( ( oc `  K ) `  X
)  e.  B  /\  ( ( oc `  K ) `  Y
)  e.  B )  ->  ( ( ( oc `  K ) `
 X )  ./\  ( ( oc `  K ) `  Y
) )  =  ( ( ( oc `  K ) `  Y
)  ./\  ( ( oc `  K ) `  X ) ) )
2422, 15, 12, 23syl3anc 1182 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( ( oc
`  K ) `  X )  ./\  (
( oc `  K
) `  Y )
)  =  ( ( ( oc `  K
) `  Y )  ./\  ( ( oc `  K ) `  X
) ) )
2520, 24eqtrd 2328 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  ( X  .\/  Y ) )  =  ( ( ( oc `  K ) `
 Y )  ./\  ( ( oc `  K ) `  X
) ) )
2625breq1d 4049 . . . 4  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( ( oc
`  K ) `  ( X  .\/  Y ) ) C ( ( oc `  K ) `
 X )  <->  ( (
( oc `  K
) `  Y )  ./\  ( ( oc `  K ) `  X
) ) C ( ( oc `  K
) `  X )
) )
271, 2, 3, 10oldmm1 30029 . . . . . . 7  |-  ( ( K  e.  OL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  ( X  ./\  Y ) )  =  ( ( ( oc `  K ) `
 X )  .\/  ( ( oc `  K ) `  Y
) ) )
2818, 27syl3an1 1215 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  ( X  ./\  Y ) )  =  ( ( ( oc `  K ) `
 X )  .\/  ( ( oc `  K ) `  Y
) ) )
291, 2latjcom 14181 . . . . . . 7  |-  ( ( K  e.  Lat  /\  ( ( oc `  K ) `  X
)  e.  B  /\  ( ( oc `  K ) `  Y
)  e.  B )  ->  ( ( ( oc `  K ) `
 X )  .\/  ( ( oc `  K ) `  Y
) )  =  ( ( ( oc `  K ) `  Y
)  .\/  ( ( oc `  K ) `  X ) ) )
3022, 15, 12, 29syl3anc 1182 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( ( oc
`  K ) `  X )  .\/  (
( oc `  K
) `  Y )
)  =  ( ( ( oc `  K
) `  Y )  .\/  ( ( oc `  K ) `  X
) ) )
3128, 30eqtrd 2328 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( oc `  K ) `  ( X  ./\  Y ) )  =  ( ( ( oc `  K ) `
 Y )  .\/  ( ( oc `  K ) `  X
) ) )
3231breq2d 4051 . . . 4  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( ( oc
`  K ) `  Y ) C ( ( oc `  K
) `  ( X  ./\ 
Y ) )  <->  ( ( oc `  K ) `  Y ) C ( ( ( oc `  K ) `  Y
)  .\/  ( ( oc `  K ) `  X ) ) ) )
3317, 26, 323imtr4d 259 . . 3  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( ( oc
`  K ) `  ( X  .\/  Y ) ) C ( ( oc `  K ) `
 X )  -> 
( ( oc `  K ) `  Y
) C ( ( oc `  K ) `
 ( X  ./\  Y ) ) ) )
341, 2latjcl 14172 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  Lat  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( X  .\/  Y
)  e.  B )
3521, 34syl3an1 1215 . . . 4  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( X  .\/  Y
)  e.  B )
361, 10, 4cvrcon3b 30089 . . . 4  |-  ( ( K  e.  OP  /\  X  e.  B  /\  ( X  .\/  Y )  e.  B )  -> 
( X C ( X  .\/  Y )  <-> 
( ( oc `  K ) `  ( X  .\/  Y ) ) C ( ( oc
`  K ) `  X ) ) )
378, 13, 35, 36syl3anc 1182 . . 3  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( X C ( X  .\/  Y )  <-> 
( ( oc `  K ) `  ( X  .\/  Y ) ) C ( ( oc
`  K ) `  X ) ) )
381, 3latmcl 14173 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  Lat  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( X  ./\  Y
)  e.  B )
3921, 38syl3an1 1215 . . . 4  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( X  ./\  Y
)  e.  B )
401, 10, 4cvrcon3b 30089 . . . 4  |-  ( ( K  e.  OP  /\  ( X  ./\  Y )  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  (
( X  ./\  Y
) C Y  <->  ( ( oc `  K ) `  Y ) C ( ( oc `  K
) `  ( X  ./\ 
Y ) ) ) )
418, 39, 9, 40syl3anc 1182 . . 3  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( X  ./\  Y ) C Y  <->  ( ( oc `  K ) `  Y ) C ( ( oc `  K
) `  ( X  ./\ 
Y ) ) ) )
4233, 37, 413imtr4d 259 . 2  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( X C ( X  .\/  Y )  ->  ( X  ./\  Y ) C Y ) )
435, 42impbid 183 1  |-  ( ( K  e.  HL  /\  X  e.  B  /\  Y  e.  B )  ->  ( ( X  ./\  Y ) C Y  <->  X C
( X  .\/  Y
) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ w3a 934    = wceq 1632    e. wcel 1696   class class class wbr 4039   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   Basecbs 13164   occoc 13232   joincjn 14094   meetcmee 14095   Latclat 14167   OPcops 29984   OLcol 29986    <o ccvr 30074   HLchlt 30162
This theorem is referenced by:  cvrat3  30253  2lplnmN  30370  2llnmj  30371  2llnm2N  30379  2lplnm2N  30432  2lplnmj  30433  lhpmcvr  30834
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-rep 4147  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-op 3662  df-uni 3844  df-iun 3923  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-id 4325  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-1st 6138  df-2nd 6139  df-undef 6314  df-riota 6320  df-poset 14096  df-plt 14108  df-lub 14124  df-glb 14125  df-join 14126  df-meet 14127  df-p0 14161  df-lat 14168  df-clat 14230  df-oposet 29988  df-ol 29990  df-oml 29991  df-covers 30078  df-ats 30079  df-atl 30110  df-cvlat 30134  df-hlat 30163
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