let k be Element of NAT ; :: thesis: for X being non empty set st 0 < k & k + 1 c= card X holds
for A1, A2, A3, A4, A5, A6 being POINT of (G_ k,X)
for L1, L2, L3, L4 being LINE of (G_ k,X) st A1 on L1 & A2 on L1 & A3 on L2 & A4 on L2 & A5 on L1 & A5 on L2 & A1 on L3 & A3 on L3 & A2 on L4 & A4 on L4 & not A5 on L3 & not A5 on L4 & L1 <> L2 & L3 <> L4 holds
ex A6 being POINT of (G_ k,X) st
( A6 on L3 & A6 on L4 & A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
let X be non empty set ; :: thesis: ( 0 < k & k + 1 c= card X implies for A1, A2, A3, A4, A5, A6 being POINT of (G_ k,X)
for L1, L2, L3, L4 being LINE of (G_ k,X) st A1 on L1 & A2 on L1 & A3 on L2 & A4 on L2 & A5 on L1 & A5 on L2 & A1 on L3 & A3 on L3 & A2 on L4 & A4 on L4 & not A5 on L3 & not A5 on L4 & L1 <> L2 & L3 <> L4 holds
ex A6 being POINT of (G_ k,X) st
( A6 on L3 & A6 on L4 & A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) ) )
assume A1:
( 0 < k & k + 1 c= card X )
; :: thesis: for A1, A2, A3, A4, A5, A6 being POINT of (G_ k,X)
for L1, L2, L3, L4 being LINE of (G_ k,X) st A1 on L1 & A2 on L1 & A3 on L2 & A4 on L2 & A5 on L1 & A5 on L2 & A1 on L3 & A3 on L3 & A2 on L4 & A4 on L4 & not A5 on L3 & not A5 on L4 & L1 <> L2 & L3 <> L4 holds
ex A6 being POINT of (G_ k,X) st
( A6 on L3 & A6 on L4 & A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
let A1, A2, A3, A4, A5, A6 be POINT of (G_ k,X); :: thesis: for L1, L2, L3, L4 being LINE of (G_ k,X) st A1 on L1 & A2 on L1 & A3 on L2 & A4 on L2 & A5 on L1 & A5 on L2 & A1 on L3 & A3 on L3 & A2 on L4 & A4 on L4 & not A5 on L3 & not A5 on L4 & L1 <> L2 & L3 <> L4 holds
ex A6 being POINT of (G_ k,X) st
( A6 on L3 & A6 on L4 & A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
let L1, L2, L3, L4 be LINE of (G_ k,X); :: thesis: ( A1 on L1 & A2 on L1 & A3 on L2 & A4 on L2 & A5 on L1 & A5 on L2 & A1 on L3 & A3 on L3 & A2 on L4 & A4 on L4 & not A5 on L3 & not A5 on L4 & L1 <> L2 & L3 <> L4 implies ex A6 being POINT of (G_ k,X) st
( A6 on L3 & A6 on L4 & A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) ) )
A2:
the Points of (G_ k,X) = { A where A is Subset of X : card A = k }
by A1, Def1;
A3:
the Lines of (G_ k,X) = { L where L is Subset of X : card L = k + 1 }
by A1, Def1;
A1 in the Points of (G_ k,X)
;
then consider B1 being Subset of X such that
A4:
( B1 = A1 & card B1 = k )
by A2;
A2 in the Points of (G_ k,X)
;
then consider B2 being Subset of X such that
A5:
( B2 = A2 & card B2 = k )
by A2;
A3 in the Points of (G_ k,X)
;
then consider B3 being Subset of X such that
A6:
( B3 = A3 & card B3 = k )
by A2;
A4 in the Points of (G_ k,X)
;
then consider B4 being Subset of X such that
A7:
( B4 = A4 & card B4 = k )
by A2;
A5 in the Points of (G_ k,X)
;
then consider B5 being Subset of X such that
A8:
( B5 = A5 & card B5 = k )
by A2;
L1 in the Lines of (G_ k,X)
;
then consider K1 being Subset of X such that
A9:
( K1 = L1 & card K1 = k + 1 )
by A3;
L2 in the Lines of (G_ k,X)
;
then consider K2 being Subset of X such that
A10:
( K2 = L2 & card K2 = k + 1 )
by A3;
L3 in the Lines of (G_ k,X)
;
then consider K3 being Subset of X such that
A11:
( K3 = L3 & card K3 = k + 1 )
by A3;
L4 in the Lines of (G_ k,X)
;
then consider K4 being Subset of X such that
A12:
( K4 = L4 & card K4 = k + 1 )
by A3;
assume A13:
( A1 on L1 & A2 on L1 & A3 on L2 & A4 on L2 & A5 on L1 & A5 on L2 & A1 on L3 & A3 on L3 & A2 on L4 & A4 on L4 & not A5 on L3 & not A5 on L4 & L1 <> L2 & L3 <> L4 )
; :: thesis: ex A6 being POINT of (G_ k,X) st
( A6 on L3 & A6 on L4 & A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
then A14:
( A1 c= L1 & A2 c= L1 & A3 c= L2 & A4 c= L2 & A5 c= L1 & A5 c= L2 & A1 c= L3 & A3 c= L3 & A2 c= L4 & A4 c= L4 & not A5 c= L3 & not A5 c= L4 )
by A1, Th10;
G_ k,X is Vebleian
by A1, Th11;
then consider A6 being POINT of (G_ k,X) such that
A15:
( A6 on L3 & A6 on L4 )
by A13, INCPROJ:def 13;
A6 in the Points of (G_ k,X)
;
then consider a6 being Subset of X such that
A16:
( a6 = A6 & card a6 = k )
by A2;
A17:
( A6 c= L3 & A6 c= L4 & k - 1 is Element of NAT )
by A1, A15, Th10, NAT_1:20;
A19:
( L1 is finite & L2 is finite & L3 is finite & L4 is finite & A6 is finite & A1 is finite & A2 is finite & A3 is finite & A4 is finite )
by A4, A5, A6, A7, A9, A10, A11, A12, A16;
A20:
L3 /\ L4 = A6
then A23:
( A1 /\ A2 c= A6 & A3 /\ A4 c= A6 )
by A14, XBOOLE_1:27;
then A24:
(A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) c= A6
by XBOOLE_1:8;
A25:
( (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) is finite & A1 /\ A2 c= (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) & A3 /\ A4 c= (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
by A19, XBOOLE_1:7;
A26:
( A6 on L1 implies A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
( not A6 on L1 implies A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
proof
assume A31:
not
A6 on L1
;
:: thesis: A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)
A32:
(
A6 on L2 implies
A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
( not
A6 on L2 implies
A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
proof
assume A37:
not
A6 on L2
;
:: thesis: A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) = k
proof
A38:
(
A1 <> A2 &
A3 <> A4 )
A39:
(
A1 \/ A2 c= L1 &
A3 \/ A4 c= L2 )
by A14, XBOOLE_1:8;
then
(
k + 1
c= card (A1 \/ A2) &
card (A1 \/ A2) c= k + 1 &
k + 1
c= card (A3 \/ A4) &
card (A3 \/ A4) c= k + 1 )
by A4, A5, A6, A7, A9, A10, A38, Th1, CARD_1:27;
then A40:
(
card (A3 \/ A4) = (k - 1) + (2 * 1) &
card A3 = (k - 1) + 1 &
card A4 = (k - 1) + 1 &
card (A1 \/ A2) = (k - 1) + (2 * 1) &
card A1 = (k - 1) + 1 &
card A2 = (k - 1) + 1 )
by A4, A5, A6, A7, XBOOLE_0:def 10;
then A41:
(
card (A1 /\ A2) = k - 1 &
card (A3 /\ A4) = k - 1 )
by A17, Th2;
then A42:
(
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) c= k &
k - 1
c= card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) )
by A16, A24, CARD_1:27, XBOOLE_1:7;
then
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) in succ k
by ORDINAL1:34;
then
(
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) in k or
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) = k )
by ORDINAL1:13;
then
(
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) in succ (k - 1) or
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) = k )
by A17, A40, NAT_1:39;
then A43:
(
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) c= k - 1 or
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) = k )
by A17, ORDINAL1:34;
not
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) = k - 1
proof
assume A44:
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) = k - 1
;
:: thesis: contradiction
then
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) = (k - 1) + (2 * 0 )
;
then A45:
card ((A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4)) = k - 1
by A17, A41, Th2;
then
(
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) c= (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) &
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) is
finite )
by A17, XBOOLE_1:29;
then
(
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) c= (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) &
((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4 is
finite &
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) is
finite &
A1 /\ A2 c= A1 &
A1 /\ A2 c= A2 &
A3 /\ A4 c= A3 &
A3 /\ A4 c= A4 &
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) c= A1 /\ A2 &
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) c= A3 /\ A4 )
by XBOOLE_1:16, XBOOLE_1:17;
then A47:
(
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) &
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) c= A1 &
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) c= A2 &
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) c= A3 &
(A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) c= A4 &
((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4 = (A1 /\ A2) /\ (A3 /\ A4) )
by A25, A44, A45, CARD_FIN:1, XBOOLE_1:1, XBOOLE_1:16;
then A48:
(
card (A1 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4)) = k - (k - 1) &
card (A2 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4)) = k - (k - 1) &
card (A3 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4)) = k - (k - 1) &
card (A4 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4)) = k - (k - 1) )
by A4, A5, A6, A7, A19, A44, CARD_2:63;
then consider x1 being
set such that A49:
A1 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) = {x1}
by CARD_2:60;
consider x2 being
set such that A50:
A2 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) = {x2}
by A48, CARD_2:60;
consider x3 being
set such that A51:
A3 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) = {x3}
by A48, CARD_2:60;
consider x4 being
set such that A52:
A4 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) = {x4}
by A48, CARD_2:60;
A53:
(
A1 = (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) \/ (A1 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4)) &
A2 = (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) \/ (A2 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4)) &
A3 = (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) \/ (A3 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4)) &
A4 = (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) \/ (A4 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4)) &
x1 in A1 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) &
x2 in A2 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) &
x3 in A3 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) &
x4 in A4 \ (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) )
by A47, A49, A50, A51, A52, TARSKI:def 1, XBOOLE_1:45;
A54:
(
x1 <> x3 &
x1 <> x4 &
x2 <> x3 &
x2 <> x4 )
proof
assume
(
x1 = x3 or
x1 = x4 or
x2 = x3 or
x2 = x4 )
;
:: thesis: contradiction
then
( (
{A1,A5} on L1 &
{A1,A5} on L2 ) or (
{A1,A5} on L1 &
{A1,A5} on L2 ) or (
{A2,A5} on L1 &
{A2,A5} on L2 ) or (
{A2,A5} on L1 &
{A2,A5} on L2 ) )
by A13, A49, A50, A51, A52, A53, INCSP_1:11;
hence
contradiction
by A13, INCSP_1:def 10;
:: thesis: verum
end;
(
k + 1
c= card (A1 \/ A2) &
k + 1
c= card (A3 \/ A4) &
card (A1 \/ A2) c= k + 1 &
card (A3 \/ A4) c= k + 1 )
by A4, A5, A6, A7, A9, A10, A38, A39, Th1, CARD_1:27;
then
(
A1 \/ A2 is
finite &
A3 \/ A4 is
finite &
card (A1 \/ A2) = k + 1 &
card (A3 \/ A4) = k + 1 )
by XBOOLE_0:def 10;
then
(
A1 \/ A2 = L1 &
A3 \/ A4 = L2 )
by A9, A10, A14, A19, CARD_FIN:1, XBOOLE_1:8;
then A55:
(
L1 = (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) \/ ({x1} \/ {x2}) &
L2 = (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) \/ ({x3} \/ {x4}) )
by A49, A50, A51, A52, A53, XBOOLE_1:5;
then A56:
(
L1 = (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) \/ {x1,x2} &
L2 = (((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4) \/ {x3,x4} )
by ENUMSET1:41;
(
x1 in {x1} &
x2 in {x2} &
x3 in {x3} &
x4 in {x4} )
by TARSKI:def 1;
then A57:
( not
x1 in ((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4 & not
x2 in ((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4 & not
x3 in ((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4 & not
x4 in ((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4 )
by A49, A50, A51, A52, XBOOLE_0:def 5;
A58:
A5 c= L1 /\ L2
by A14, XBOOLE_1:19;
L1 /\ L2 = ((A1 /\ A2) /\ A3) /\ A4
then
(
card k c= card (k - 1) &
k - 1
<= (k - 1) + 1 )
by A8, A17, A44, A47, A58, CARD_1:27, NAT_1:11;
then
(
k <= k - 1 &
k - 1
<= k )
by A17, NAT_1:41;
then
k = k - 1
by XXREAL_0:1;
hence
contradiction
;
:: thesis: verum
end;
hence
card ((A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)) = k
by A42, A43, XBOOLE_0:def 10;
:: thesis: verum
end;
hence
A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)
by A16, A19, A23, CARD_FIN:1, XBOOLE_1:8;
:: thesis: verum
end;
hence
A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4)
by A32;
:: thesis: verum
end;
hence
ex A6 being POINT of (G_ k,X) st
( A6 on L3 & A6 on L4 & A6 = (A1 /\ A2) \/ (A3 /\ A4) )
by A15, A26; :: thesis: verum