HSE Home Hilbert Space Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  nonbooli Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem nonbooli 28811
Description: A Hilbert lattice with two or more dimensions fails the distributive law and therefore cannot be a Boolean algebra. This counterexample demonstrates a condition where ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) = 0 but (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) ≠ 0. The antecedent specifies that the vectors 𝐴 and 𝐵 are nonzero and non-colinear. The last three hypotheses assign one-dimensional subspaces to 𝐹, 𝐺, and 𝐻. (Contributed by NM, 1-Nov-2005.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
nonbool.1 𝐴 ∈ ℋ
nonbool.2 𝐵 ∈ ℋ
nonbool.3 𝐹 = (span‘{𝐴})
nonbool.4 𝐺 = (span‘{𝐵})
nonbool.5 𝐻 = (span‘{(𝐴 + 𝐵)})
Assertion
Ref Expression
nonbooli (¬ (𝐴𝐺𝐵𝐹) → (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) ≠ ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)))

Proof of Theorem nonbooli
StepHypRef Expression
1 nonbool.1 . . . . . . . . . . . . 13 𝐴 ∈ ℋ
2 nonbool.2 . . . . . . . . . . . . 13 𝐵 ∈ ℋ
31, 2hvaddcli 28176 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 + 𝐵) ∈ ℋ
4 spansnid 28723 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 + 𝐵) ∈ ℋ → (𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{(𝐴 + 𝐵)}))
53, 4ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{(𝐴 + 𝐵)})
6 nonbool.5 . . . . . . . . . . 11 𝐻 = (span‘{(𝐴 + 𝐵)})
75, 6eleqtrri 2830 . . . . . . . . . 10 (𝐴 + 𝐵) ∈ 𝐻
8 nonbool.3 . . . . . . . . . . . . 13 𝐹 = (span‘{𝐴})
91spansnchi 28722 . . . . . . . . . . . . . 14 (span‘{𝐴}) ∈ C
109chshii 28385 . . . . . . . . . . . . 13 (span‘{𝐴}) ∈ S
118, 10eqeltri 2827 . . . . . . . . . . . 12 𝐹S
12 nonbool.4 . . . . . . . . . . . . 13 𝐺 = (span‘{𝐵})
132spansnchi 28722 . . . . . . . . . . . . . 14 (span‘{𝐵}) ∈ C
1413chshii 28385 . . . . . . . . . . . . 13 (span‘{𝐵}) ∈ S
1512, 14eqeltri 2827 . . . . . . . . . . . 12 𝐺S
1611, 15shsleji 28530 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 + 𝐺) ⊆ (𝐹 𝐺)
17 spansnid 28723 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ∈ ℋ → 𝐴 ∈ (span‘{𝐴}))
181, 17ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 𝐴 ∈ (span‘{𝐴})
1918, 8eleqtrri 2830 . . . . . . . . . . . 12 𝐴𝐹
20 spansnid 28723 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ ℋ → 𝐵 ∈ (span‘{𝐵}))
212, 20ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 𝐵 ∈ (span‘{𝐵})
2221, 12eleqtrri 2830 . . . . . . . . . . . 12 𝐵𝐺
2311, 15shsvai 28524 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴𝐹𝐵𝐺) → (𝐴 + 𝐵) ∈ (𝐹 + 𝐺))
2419, 22, 23mp2an 710 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 + 𝐵) ∈ (𝐹 + 𝐺)
2516, 24sselii 3733 . . . . . . . . . 10 (𝐴 + 𝐵) ∈ (𝐹 𝐺)
26 elin 3931 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 + 𝐵) ∈ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) ↔ ((𝐴 + 𝐵) ∈ 𝐻 ∧ (𝐴 + 𝐵) ∈ (𝐹 𝐺)))
277, 25, 26mpbir2an 993 . . . . . . . . 9 (𝐴 + 𝐵) ∈ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺))
28 eleq2 2820 . . . . . . . . 9 ((𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0 → ((𝐴 + 𝐵) ∈ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) ↔ (𝐴 + 𝐵) ∈ 0))
2927, 28mpbii 223 . . . . . . . 8 ((𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0 → (𝐴 + 𝐵) ∈ 0)
30 elch0 28412 . . . . . . . 8 ((𝐴 + 𝐵) ∈ 0 ↔ (𝐴 + 𝐵) = 0)
3129, 30sylib 208 . . . . . . 7 ((𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0 → (𝐴 + 𝐵) = 0)
32 ch0 28386 . . . . . . . 8 ((span‘{𝐴}) ∈ C → 0 ∈ (span‘{𝐴}))
339, 32ax-mp 5 . . . . . . 7 0 ∈ (span‘{𝐴})
3431, 33syl6eqel 2839 . . . . . 6 ((𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0 → (𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}))
358eleq2i 2823 . . . . . . 7 (𝐵𝐹𝐵 ∈ (span‘{𝐴}))
36 sumspansn 28809 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}) ↔ 𝐵 ∈ (span‘{𝐴})))
371, 2, 36mp2an 710 . . . . . . 7 ((𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}) ↔ 𝐵 ∈ (span‘{𝐴}))
3835, 37bitr4i 267 . . . . . 6 (𝐵𝐹 ↔ (𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}))
3934, 38sylibr 224 . . . . 5 ((𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0𝐵𝐹)
4039con3i 150 . . . 4 𝐵𝐹 → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0)
4140adantl 473 . . 3 ((¬ 𝐴𝐺 ∧ ¬ 𝐵𝐹) → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0)
426, 8ineq12i 3947 . . . . . 6 (𝐻𝐹) = ((span‘{(𝐴 + 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐴}))
433, 1spansnm0i 28810 . . . . . . 7 (¬ (𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{𝐴}) → ((span‘{(𝐴 + 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐴})) = 0)
4438, 43sylnbi 319 . . . . . 6 𝐵𝐹 → ((span‘{(𝐴 + 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐴})) = 0)
4542, 44syl5eq 2798 . . . . 5 𝐵𝐹 → (𝐻𝐹) = 0)
466, 12ineq12i 3947 . . . . . 6 (𝐻𝐺) = ((span‘{(𝐴 + 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐵}))
47 sumspansn 28809 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → ((𝐵 + 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ 𝐴 ∈ (span‘{𝐵})))
482, 1, 47mp2an 710 . . . . . . . 8 ((𝐵 + 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ 𝐴 ∈ (span‘{𝐵}))
491, 2hvcomi 28177 . . . . . . . . 9 (𝐴 + 𝐵) = (𝐵 + 𝐴)
5049eleq1i 2822 . . . . . . . 8 ((𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{𝐵}) ↔ (𝐵 + 𝐴) ∈ (span‘{𝐵}))
5112eleq2i 2823 . . . . . . . 8 (𝐴𝐺𝐴 ∈ (span‘{𝐵}))
5248, 50, 513bitr4ri 293 . . . . . . 7 (𝐴𝐺 ↔ (𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{𝐵}))
533, 2spansnm0i 28810 . . . . . . 7 (¬ (𝐴 + 𝐵) ∈ (span‘{𝐵}) → ((span‘{(𝐴 + 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐵})) = 0)
5452, 53sylnbi 319 . . . . . 6 𝐴𝐺 → ((span‘{(𝐴 + 𝐵)}) ∩ (span‘{𝐵})) = 0)
5546, 54syl5eq 2798 . . . . 5 𝐴𝐺 → (𝐻𝐺) = 0)
5645, 55oveqan12rd 6825 . . . 4 ((¬ 𝐴𝐺 ∧ ¬ 𝐵𝐹) → ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) = (0 0))
57 h0elch 28413 . . . . 5 0C
5857chj0i 28615 . . . 4 (0 0) = 0
5956, 58syl6eq 2802 . . 3 ((¬ 𝐴𝐺 ∧ ¬ 𝐵𝐹) → ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) = 0)
60 eqeq2 2763 . . . . 5 (((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) = 0 → ((𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) ↔ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0))
6160notbid 307 . . . 4 (((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) = 0 → (¬ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) ↔ ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0))
6261biimparc 505 . . 3 ((¬ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = 0 ∧ ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) = 0) → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)))
6341, 59, 62syl2anc 696 . 2 ((¬ 𝐴𝐺 ∧ ¬ 𝐵𝐹) → ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)))
64 ioran 512 . 2 (¬ (𝐴𝐺𝐵𝐹) ↔ (¬ 𝐴𝐺 ∧ ¬ 𝐵𝐹))
65 df-ne 2925 . 2 ((𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) ≠ ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)) ↔ ¬ (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) = ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)))
6663, 64, 653imtr4i 281 1 (¬ (𝐴𝐺𝐵𝐹) → (𝐻 ∩ (𝐹 𝐺)) ≠ ((𝐻𝐹) ∨ (𝐻𝐺)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 382  wa 383   = wceq 1624  wcel 2131  wne 2924  cin 3706  {csn 4313  cfv 6041  (class class class)co 6805  chil 28077   + cva 28078  0c0v 28082   S csh 28086   C cch 28087   + cph 28089  spancspn 28090   chj 28091  0c0h 28093
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1863  ax-4 1878  ax-5 1980  ax-6 2046  ax-7 2082  ax-8 2133  ax-9 2140  ax-10 2160  ax-11 2175  ax-12 2188  ax-13 2383  ax-ext 2732  ax-rep 4915  ax-sep 4925  ax-nul 4933  ax-pow 4984  ax-pr 5047  ax-un 7106  ax-inf2 8703  ax-cc 9441  ax-cnex 10176  ax-resscn 10177  ax-1cn 10178  ax-icn 10179  ax-addcl 10180  ax-addrcl 10181  ax-mulcl 10182  ax-mulrcl 10183  ax-mulcom 10184  ax-addass 10185  ax-mulass 10186  ax-distr 10187  ax-i2m1 10188  ax-1ne0 10189  ax-1rid 10190  ax-rnegex 10191  ax-rrecex 10192  ax-cnre 10193  ax-pre-lttri 10194  ax-pre-lttrn 10195  ax-pre-ltadd 10196  ax-pre-mulgt0 10197  ax-pre-sup 10198  ax-addf 10199  ax-mulf 10200  ax-hilex 28157  ax-hfvadd 28158  ax-hvcom 28159  ax-hvass 28160  ax-hv0cl 28161  ax-hvaddid 28162  ax-hfvmul 28163  ax-hvmulid 28164  ax-hvmulass 28165  ax-hvdistr1 28166  ax-hvdistr2 28167  ax-hvmul0 28168  ax-hfi 28237  ax-his1 28240  ax-his2 28241  ax-his3 28242  ax-his4 28243  ax-hcompl 28360
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1627  df-fal 1630  df-ex 1846  df-nf 1851  df-sb 2039  df-eu 2603  df-mo 2604  df-clab 2739  df-cleq 2745  df-clel 2748  df-nfc 2883  df-ne 2925  df-nel 3028  df-ral 3047  df-rex 3048  df-reu 3049  df-rmo 3050  df-rab 3051  df-v 3334  df-sbc 3569  df-csb 3667  df-dif 3710  df-un 3712  df-in 3714  df-ss 3721  df-pss 3723  df-nul 4051  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-uni 4581  df-int 4620  df-iun 4666  df-iin 4667  df-br 4797  df-opab 4857  df-mpt 4874  df-tr 4897  df-id 5166  df-eprel 5171  df-po 5179  df-so 5180  df-fr 5217  df-se 5218  df-we 5219  df-xp 5264  df-rel 5265  df-cnv 5266  df-co 5267  df-dm 5268  df-rn 5269  df-res 5270  df-ima 5271  df-pred 5833  df-ord 5879  df-on 5880  df-lim 5881  df-suc 5882  df-iota 6004  df-fun 6043  df-fn 6044  df-f 6045  df-f1 6046  df-fo 6047  df-f1o 6048  df-fv 6049  df-isom 6050  df-riota 6766  df-ov 6808  df-oprab 6809  df-mpt2 6810  df-of 7054  df-om 7223  df-1st 7325  df-2nd 7326  df-supp 7456  df-wrecs 7568  df-recs 7629  df-rdg 7667  df-1o 7721  df-2o 7722  df-oadd 7725  df-omul 7726  df-er 7903  df-map 8017  df-pm 8018  df-ixp 8067  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-fin 8117  df-fsupp 8433  df-fi 8474  df-sup 8505  df-inf 8506  df-oi 8572  df-card 8947  df-acn 8950  df-cda 9174  df-pnf 10260  df-mnf 10261  df-xr 10262  df-ltxr 10263  df-le 10264  df-sub 10452  df-neg 10453  df-div 10869  df-nn 11205  df-2 11263  df-3 11264  df-4 11265  df-5 11266  df-6 11267  df-7 11268  df-8 11269  df-9 11270  df-n0 11477  df-z 11562  df-dec 11678  df-uz 11872  df-q 11974  df-rp 12018  df-xneg 12131  df-xadd 12132  df-xmul 12133  df-ioo 12364  df-ico 12366  df-icc 12367  df-fz 12512  df-fzo 12652  df-fl 12779  df-seq 12988  df-exp 13047  df-hash 13304  df-cj 14030  df-re 14031  df-im 14032  df-sqrt 14166  df-abs 14167  df-clim 14410  df-rlim 14411  df-sum 14608  df-struct 16053  df-ndx 16054  df-slot 16055  df-base 16057  df-sets 16058  df-ress 16059  df-plusg 16148  df-mulr 16149  df-starv 16150  df-sca 16151  df-vsca 16152  df-ip 16153  df-tset 16154  df-ple 16155  df-ds 16158  df-unif 16159  df-hom 16160  df-cco 16161  df-rest 16277  df-topn 16278  df-0g 16296  df-gsum 16297  df-topgen 16298  df-pt 16299  df-prds 16302  df-xrs 16356  df-qtop 16361  df-imas 16362  df-xps 16364  df-mre 16440  df-mrc 16441  df-acs 16443  df-mgm 17435  df-sgrp 17477  df-mnd 17488  df-submnd 17529  df-mulg 17734  df-cntz 17942  df-cmn 18387  df-psmet 19932  df-xmet 19933  df-met 19934  df-bl 19935  df-mopn 19936  df-fbas 19937  df-fg 19938  df-cnfld 19941  df-top 20893  df-topon 20910  df-topsp 20931  df-bases 20944  df-cld 21017  df-ntr 21018  df-cls 21019  df-nei 21096  df-cn 21225  df-cnp 21226  df-lm 21227  df-haus 21313  df-tx 21559  df-hmeo 21752  df-fil 21843  df-fm 21935  df-flim 21936  df-flf 21937  df-xms 22318  df-ms 22319  df-tms 22320  df-cfil 23245  df-cau 23246  df-cmet 23247  df-grpo 27648  df-gid 27649  df-ginv 27650  df-gdiv 27651  df-ablo 27700  df-vc 27715  df-nv 27748  df-va 27751  df-ba 27752  df-sm 27753  df-0v 27754  df-vs 27755  df-nmcv 27756  df-ims 27757  df-dip 27857  df-ssp 27878  df-ph 27969  df-cbn 28020  df-hnorm 28126  df-hba 28127  df-hvsub 28129  df-hlim 28130  df-hcau 28131  df-sh 28365  df-ch 28379  df-oc 28410  df-ch0 28411  df-shs 28468  df-span 28469  df-chj 28470
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator