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Theorem nvabs 21255
Description: Norm difference property of a normed complex vector space. Problem 3 of [Kreyszig] p. 64. (Contributed by NM, 4-Dec-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
nvabs.1  |-  X  =  ( BaseSet `  U )
nvabs.2  |-  G  =  ( +v `  U
)
nvabs.4  |-  S  =  ( .s OLD `  U
)
nvabs.6  |-  N  =  ( normCV `  U )
Assertion
Ref Expression
nvabs  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( abs `  ( ( N `
 A )  -  ( N `  B ) ) )  <_  ( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) ) )

Proof of Theorem nvabs
StepHypRef Expression
1 nvabs.1 . . . . 5  |-  X  =  ( BaseSet `  U )
2 nvabs.2 . . . . 5  |-  G  =  ( +v `  U
)
3 nvabs.4 . . . . 5  |-  S  =  ( .s OLD `  U
)
4 nvabs.6 . . . . 5  |-  N  =  ( normCV `  U )
51, 2, 3, 4nvdif 21247 . . . 4  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) )  =  ( N `  ( B G ( -u
1 S A ) ) ) )
65negeqd 9062 . . 3  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  -u ( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) )  =  -u ( N `  ( B G ( -u
1 S A ) ) ) )
71, 4nvcl 21241 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  B )  e.  RR )
873adant2 974 . . . 4  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  B )  e.  RR )
91, 4nvcl 21241 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X )  ->  ( N `  A )  e.  RR )
1093adant3 975 . . . 4  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  A )  e.  RR )
11 simp1 955 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  U  e.  NrmCVec )
12 neg1cn 9829 . . . . . . . . . 10  |-  -u 1  e.  CC
131, 3nvscl 21200 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  -u 1  e.  CC  /\  A  e.  X )  ->  ( -u 1 S A )  e.  X )
1412, 13mp3an2 1265 . . . . . . . . 9  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X )  ->  ( -u 1 S A )  e.  X )
15143adant2 974 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  B  e.  X  /\  A  e.  X )  ->  ( -u 1 S A )  e.  X )
161, 2nvgcl 21192 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  B  e.  X  /\  ( -u 1 S A )  e.  X )  -> 
( B G (
-u 1 S A ) )  e.  X
)
1715, 16syld3an3 1227 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  B  e.  X  /\  A  e.  X )  ->  ( B G ( -u 1 S A ) )  e.  X )
18173com23 1157 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( B G ( -u 1 S A ) )  e.  X )
191, 4nvcl 21241 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( B G ( -u 1 S A ) )  e.  X )  ->  ( N `  ( B G ( -u 1 S A ) ) )  e.  RR )
2011, 18, 19syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( B G ( -u 1 S A ) ) )  e.  RR )
2120renegcld 9226 . . . 4  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  -u ( N `  ( B G ( -u 1 S A ) ) )  e.  RR )
221, 2nvcom 21193 . . . . . . . . 9  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  ( B G ( -u 1 S A ) )  e.  X )  ->  ( A G ( B G ( -u 1 S A ) ) )  =  ( ( B G ( -u 1 S A ) ) G A ) )
2318, 22syld3an3 1227 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( A G ( B G ( -u 1 S A ) ) )  =  ( ( B G ( -u 1 S A ) ) G A ) )
24 simprr 733 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( A  e.  X  /\  B  e.  X )
)  ->  B  e.  X )
2514adantrr 697 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( A  e.  X  /\  B  e.  X )
)  ->  ( -u 1 S A )  e.  X
)
26 simprl 732 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( A  e.  X  /\  B  e.  X )
)  ->  A  e.  X )
2724, 25, 263jca 1132 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( A  e.  X  /\  B  e.  X )
)  ->  ( B  e.  X  /\  ( -u 1 S A )  e.  X  /\  A  e.  X ) )
281, 2nvass 21194 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( B  e.  X  /\  ( -u 1 S A )  e.  X  /\  A  e.  X )
)  ->  ( ( B G ( -u 1 S A ) ) G A )  =  ( B G ( (
-u 1 S A ) G A ) ) )
2927, 28syldan 456 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( A  e.  X  /\  B  e.  X )
)  ->  ( ( B G ( -u 1 S A ) ) G A )  =  ( B G ( (
-u 1 S A ) G A ) ) )
30293impb 1147 . . . . . . . . 9  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( B G (
-u 1 S A ) ) G A )  =  ( B G ( ( -u
1 S A ) G A ) ) )
31 eqid 2296 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 0vec `  U )  =  (
0vec `  U )
321, 2, 3, 31nvlinv 21228 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X )  ->  (
( -u 1 S A ) G A )  =  ( 0vec `  U
) )
33323adant3 975 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( -u 1 S A ) G A )  =  ( 0vec `  U
) )
3433oveq2d 5890 . . . . . . . . 9  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( B G ( ( -u
1 S A ) G A ) )  =  ( B G ( 0vec `  U
) ) )
351, 2, 31nv0rid 21209 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  B  e.  X )  ->  ( B G ( 0vec `  U
) )  =  B )
36353adant2 974 . . . . . . . . 9  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( B G ( 0vec `  U
) )  =  B )
3730, 34, 363eqtrd 2332 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( B G (
-u 1 S A ) ) G A )  =  B )
3823, 37eqtrd 2328 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( A G ( B G ( -u 1 S A ) ) )  =  B )
3938fveq2d 5545 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( A G ( B G ( -u 1 S A ) ) ) )  =  ( N `
 B ) )
401, 2, 4nvtri 21252 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  ( B G ( -u 1 S A ) )  e.  X )  ->  ( N `  ( A G ( B G ( -u 1 S A ) ) ) )  <_  ( ( N `  A )  +  ( N `  ( B G ( -u
1 S A ) ) ) ) )
4118, 40syld3an3 1227 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( A G ( B G ( -u 1 S A ) ) ) )  <_  ( ( N `  A )  +  ( N `  ( B G ( -u
1 S A ) ) ) ) )
4239, 41eqbrtrrd 4061 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  B )  <_  ( ( N `  A )  +  ( N `  ( B G ( -u 1 S A ) ) ) ) )
4310recnd 8877 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  A )  e.  CC )
4420recnd 8877 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( B G ( -u 1 S A ) ) )  e.  CC )
4543, 44subnegd 9180 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( N `  A
)  -  -u ( N `  ( B G ( -u 1 S A ) ) ) )  =  ( ( N `  A )  +  ( N `  ( B G ( -u
1 S A ) ) ) ) )
4642, 45breqtrrd 4065 . . . 4  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  B )  <_  ( ( N `  A )  -  -u ( N `  ( B G ( -u 1 S A ) ) ) ) )
478, 10, 21, 46lesubd 9392 . . 3  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  -u ( N `  ( B G ( -u 1 S A ) ) )  <_  ( ( N `
 A )  -  ( N `  B ) ) )
486, 47eqbrtrd 4059 . 2  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  -u ( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) )  <_  ( ( N `
 A )  -  ( N `  B ) ) )
49 simp2 956 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  A  e.  X )
501, 3nvscl 21200 . . . . . . . . 9  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  -u 1  e.  CC  /\  B  e.  X )  ->  ( -u 1 S B )  e.  X )
5112, 50mp3an2 1265 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  B  e.  X )  ->  ( -u 1 S B )  e.  X )
52513adant2 974 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( -u 1 S B )  e.  X )
53 simp3 957 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  B  e.  X )
541, 2nvass 21194 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( A  e.  X  /\  ( -u 1 S B )  e.  X  /\  B  e.  X )
)  ->  ( ( A G ( -u 1 S B ) ) G B )  =  ( A G ( (
-u 1 S B ) G B ) ) )
5511, 49, 52, 53, 54syl13anc 1184 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( A G (
-u 1 S B ) ) G B )  =  ( A G ( ( -u
1 S B ) G B ) ) )
561, 2, 3, 31nvlinv 21228 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  B  e.  X )  ->  (
( -u 1 S B ) G B )  =  ( 0vec `  U
) )
57563adant2 974 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( -u 1 S B ) G B )  =  ( 0vec `  U
) )
5857oveq2d 5890 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( A G ( ( -u
1 S B ) G B ) )  =  ( A G ( 0vec `  U
) ) )
591, 2, 31nv0rid 21209 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X )  ->  ( A G ( 0vec `  U
) )  =  A )
60593adant3 975 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( A G ( 0vec `  U
) )  =  A )
6155, 58, 603eqtrd 2332 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( A G (
-u 1 S B ) ) G B )  =  A )
6261fveq2d 5545 . . . 4  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( ( A G ( -u 1 S B ) ) G B ) )  =  ( N `  A
) )
631, 2nvgcl 21192 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  ( -u 1 S B )  e.  X )  -> 
( A G (
-u 1 S B ) )  e.  X
)
6452, 63syld3an3 1227 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( A G ( -u 1 S B ) )  e.  X )
651, 2, 4nvtri 21252 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( A G ( -u 1 S B ) )  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( ( A G ( -u 1 S B ) ) G B ) )  <_ 
( ( N `  ( A G ( -u
1 S B ) ) )  +  ( N `  B ) ) )
6664, 65syld3an2 1229 . . . 4  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( ( A G ( -u 1 S B ) ) G B ) )  <_ 
( ( N `  ( A G ( -u
1 S B ) ) )  +  ( N `  B ) ) )
6762, 66eqbrtrrd 4061 . . 3  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  A )  <_  ( ( N `  ( A G ( -u
1 S B ) ) )  +  ( N `  B ) ) )
681, 4nvcl 21241 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  ( A G ( -u 1 S B ) )  e.  X )  ->  ( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) )  e.  RR )
6911, 64, 68syl2anc 642 . . . 4  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) )  e.  RR )
7010, 8, 69lesubaddd 9385 . . 3  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( ( N `  A )  -  ( N `  B )
)  <_  ( N `  ( A G (
-u 1 S B ) ) )  <->  ( N `  A )  <_  (
( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) )  +  ( N `  B ) ) ) )
7167, 70mpbird 223 . 2  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( N `  A
)  -  ( N `
 B ) )  <_  ( N `  ( A G ( -u
1 S B ) ) ) )
7210, 8resubcld 9227 . . 3  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( N `  A
)  -  ( N `
 B ) )  e.  RR )
7372, 69absled 11929 . 2  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  (
( abs `  (
( N `  A
)  -  ( N `
 B ) ) )  <_  ( N `  ( A G (
-u 1 S B ) ) )  <->  ( -u ( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) )  <_  ( ( N `
 A )  -  ( N `  B ) )  /\  ( ( N `  A )  -  ( N `  B ) )  <_ 
( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) ) ) ) )
7448, 71, 73mpbir2and 888 1  |-  ( ( U  e.  NrmCVec  /\  A  e.  X  /\  B  e.  X )  ->  ( abs `  ( ( N `
 A )  -  ( N `  B ) ) )  <_  ( N `  ( A G ( -u 1 S B ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1632    e. wcel 1696   class class class wbr 4039   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   CCcc 8751   RRcr 8752   1c1 8754    + caddc 8756    <_ cle 8884    - cmin 9053   -ucneg 9054   abscabs 11735   NrmCVeccnv 21156   +vcpv 21157   BaseSetcba 21158   .s
OLDcns 21159   0veccn0v 21160   normCVcnmcv 21162
This theorem is referenced by:  nmcvcn  21284
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  ax-cnex 8809  ax-resscn 8810  ax-1cn 8811  ax-icn 8812  ax-addcl 8813  ax-addrcl 8814  ax-mulcl 8815  ax-mulrcl 8816  ax-mulcom 8817  ax-addass 8818  ax-mulass 8819  ax-distr 8820  ax-i2m1 8821  ax-1ne0 8822  ax-1rid 8823  ax-rnegex 8824  ax-rrecex 8825  ax-cnre 8826  ax-pre-lttri 8827  ax-pre-lttrn 8828  ax-pre-ltadd 8829  ax-pre-mulgt0 8830  ax-pre-sup 8831
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  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-rmo 2564  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-pss 3181  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-tp 3661  df-op 3662  df-uni 3844  df-iun 3923  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-tr 4130  df-eprel 4321  df-id 4325  df-po 4330  df-so 4331  df-fr 4368  df-we 4370  df-ord 4411  df-on 4412  df-lim 4413  df-suc 4414  df-om 4673  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-riota 6320  df-recs 6404  df-rdg 6439  df-er 6676  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-sup 7210  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-xr 8887  df-ltxr 8888  df-le 8889  df-sub 9055  df-neg 9056  df-div 9440  df-nn 9763  df-2 9820  df-3 9821  df-n0 9982  df-z 10041  df-uz 10247  df-rp 10371  df-seq 11063  df-exp 11121  df-cj 11600  df-re 11601  df-im 11602  df-sqr 11736  df-abs 11737  df-grpo 20874  df-gid 20875  df-ginv 20876  df-ablo 20965  df-vc 21118  df-nv 21164  df-va 21167  df-ba 21168  df-sm 21169  df-0v 21170  df-nmcv 21172
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