MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pjth Unicode version

Theorem pjth 18730
Description: Projection Theorem: Any Hilbert space vector  A can be decomposed uniquely into a member  x of a closed subspace  H and a member  y of the complement of the subspace. Theorem 3.7(i) of [Beran] p. 102 (existence part). (Contributed by NM, 23-Oct-1999.) (Revised by Mario Carneiro, 14-May-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
pjth.v  |-  V  =  ( Base `  W
)
pjth.s  |-  .(+)  =  (
LSSum `  W )
pjth.o  |-  O  =  ( ocv `  W
)
pjth.j  |-  J  =  ( TopOpen `  W )
pjth.l  |-  L  =  ( LSubSp `  W )
Assertion
Ref Expression
pjth  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  ( U  .(+)  ( O `  U ) )  =  V )

Proof of Theorem pjth
StepHypRef Expression
1 hlphl 18709 . . . . . 6  |-  ( W  e.  CHil  ->  W  e. 
PreHil )
213ad2ant1 981 . . . . 5  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  W  e.  PreHil )
3 phllmod 16461 . . . . 5  |-  ( W  e.  PreHil  ->  W  e.  LMod )
42, 3syl 17 . . . 4  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  W  e.  LMod )
5 simp2 961 . . . 4  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  U  e.  L )
6 pjth.v . . . . . . 7  |-  V  =  ( Base `  W
)
7 pjth.l . . . . . . 7  |-  L  =  ( LSubSp `  W )
86, 7lssss 15621 . . . . . 6  |-  ( U  e.  L  ->  U  C_  V )
983ad2ant2 982 . . . . 5  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  U  C_  V )
10 pjth.o . . . . . 6  |-  O  =  ( ocv `  W
)
116, 10, 7ocvlss 16499 . . . . 5  |-  ( ( W  e.  PreHil  /\  U  C_  V )  ->  ( O `  U )  e.  L )
122, 9, 11syl2anc 645 . . . 4  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  ( O `  U )  e.  L )
13 pjth.s . . . . 5  |-  .(+)  =  (
LSSum `  W )
147, 13lsmcl 15763 . . . 4  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  U  e.  L  /\  ( O `  U )  e.  L )  ->  ( U  .(+)  ( O `  U ) )  e.  L )
154, 5, 12, 14syl3anc 1187 . . 3  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  ( U  .(+)  ( O `  U ) )  e.  L )
166, 7lssss 15621 . . 3  |-  ( ( U  .(+)  ( O `  U ) )  e.  L  ->  ( U  .(+) 
( O `  U
) )  C_  V
)
1715, 16syl 17 . 2  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  ( U  .(+)  ( O `  U ) )  C_  V )
18 eqid 2256 . . . . 5  |-  ( norm `  W )  =  (
norm `  W )
19 eqid 2256 . . . . 5  |-  ( +g  `  W )  =  ( +g  `  W )
20 eqid 2256 . . . . 5  |-  ( -g `  W )  =  (
-g `  W )
21 eqid 2256 . . . . 5  |-  ( .i
`  W )  =  ( .i `  W
)
22 simpl1 963 . . . . 5  |-  ( ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J ) )  /\  x  e.  V )  ->  W  e.  CHil )
23 simpl2 964 . . . . 5  |-  ( ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J ) )  /\  x  e.  V )  ->  U  e.  L )
24 simpr 449 . . . . 5  |-  ( ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J ) )  /\  x  e.  V )  ->  x  e.  V )
25 pjth.j . . . . 5  |-  J  =  ( TopOpen `  W )
26 simpl3 965 . . . . 5  |-  ( ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J ) )  /\  x  e.  V )  ->  U  e.  ( Clsd `  J ) )
276, 18, 19, 20, 21, 7, 22, 23, 24, 25, 13, 10, 26pjthlem2 18729 . . . 4  |-  ( ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J ) )  /\  x  e.  V )  ->  x  e.  ( U 
.(+)  ( O `  U ) ) )
2827ex 425 . . 3  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  (
x  e.  V  ->  x  e.  ( U  .(+) 
( O `  U
) ) ) )
2928ssrdv 3127 . 2  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  V  C_  ( U  .(+)  ( O `
 U ) ) )
3017, 29eqssd 3138 1  |-  ( ( W  e.  CHil  /\  U  e.  L  /\  U  e.  ( Clsd `  J
) )  ->  ( U  .(+)  ( O `  U ) )  =  V )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    /\ wa 360    /\ w3a 939    = wceq 1619    e. wcel 1621    C_ wss 3094   ` cfv 4638  (class class class)co 5757   Basecbs 13075   +g cplusg 13135   .icip 13140   TopOpenctopn 13253   -gcsg 14292   LSSumclsm 14872   LModclmod 15554   LSubSpclss 15616   PreHilcphl 16455   ocvcocv 16487   Clsdccld 16680   normcnm 18026   CHilchl 18683
This theorem is referenced by:  pjth2  18731
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-5 1533  ax-6 1534  ax-7 1535  ax-gen 1536  ax-8 1623  ax-11 1624  ax-13 1625  ax-14 1626  ax-17 1628  ax-12o 1664  ax-10 1678  ax-9 1684  ax-4 1692  ax-16 1927  ax-ext 2237  ax-rep 4071  ax-sep 4081  ax-nul 4089  ax-pow 4126  ax-pr 4152  ax-un 4449  ax-inf2 7275  ax-cnex 8726  ax-resscn 8727  ax-1cn 8728  ax-icn 8729  ax-addcl 8730  ax-addrcl 8731  ax-mulcl 8732  ax-mulrcl 8733  ax-mulcom 8734  ax-addass 8735  ax-mulass 8736  ax-distr 8737  ax-i2m1 8738  ax-1ne0 8739  ax-1rid 8740  ax-rnegex 8741  ax-rrecex 8742  ax-cnre 8743  ax-pre-lttri 8744  ax-pre-lttrn 8745  ax-pre-ltadd 8746  ax-pre-mulgt0 8747  ax-pre-sup 8748  ax-addf 8749  ax-mulf 8750
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 940  df-3an 941  df-tru 1315  df-ex 1538  df-nf 1540  df-sb 1884  df-eu 2121  df-mo 2122  df-clab 2243  df-cleq 2249  df-clel 2252  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2422  df-ral 2520  df-rex 2521  df-reu 2522  df-rab 2523  df-v 2742  df-sbc 2936  df-csb 3024  df-dif 3097  df-un 3099  df-in 3101  df-ss 3108  df-pss 3110  df-nul 3398  df-if 3507  df-pw 3568  df-sn 3587  df-pr 3588  df-tp 3589  df-op 3590  df-uni 3769  df-int 3804  df-iun 3848  df-iin 3849  df-br 3964  df-opab 4018  df-mpt 4019  df-tr 4054  df-eprel 4242  df-id 4246  df-po 4251  df-so 4252  df-fr 4289  df-se 4290  df-we 4291  df-ord 4332  df-on 4333  df-lim 4334  df-suc 4335  df-om 4594  df-xp 4640  df-rel 4641  df-cnv 4642  df-co 4643  df-dm 4644  df-rn 4645  df-res 4646  df-ima 4647  df-fun 4648  df-fn 4649  df-f 4650  df-f1 4651  df-fo 4652  df-f1o 4653  df-fv 4654  df-isom 4655  df-ov 5760  df-oprab 5761  df-mpt2 5762  df-of 5977  df-1st 6021  df-2nd 6022  df-tpos 6133  df-iota 6190  df-riota 6237  df-recs 6321  df-rdg 6356  df-1o 6412  df-2o 6413  df-oadd 6416  df-er 6593  df-map 6707  df-ixp 6751  df-en 6797  df-dom 6798  df-sdom 6799  df-fin 6800  df-fi 7098  df-sup 7127  df-oi 7158  df-card 7505  df-cda 7727  df-pnf 8802  df-mnf 8803  df-xr 8804  df-ltxr 8805  df-le 8806  df-sub 8972  df-neg 8973  df-div 9357  df-n 9680  df-2 9737  df-3 9738  df-4 9739  df-5 9740  df-6 9741  df-7 9742  df-8 9743  df-9 9744  df-10 9745  df-n0 9898  df-z 9957  df-dec 10057  df-uz 10163  df-q 10249  df-rp 10287  df-xneg 10384  df-xadd 10385  df-xmul 10386  df-ioo 10591  df-ico 10593  df-icc 10594  df-fz 10714  df-fzo 10802  df-seq 10978  df-exp 11036  df-hash 11269  df-cj 11514  df-re 11515  df-im 11516  df-sqr 11650  df-abs 11651  df-struct 13077  df-ndx 13078  df-slot 13079  df-base 13080  df-sets 13081  df-ress 13082  df-plusg 13148  df-mulr 13149  df-starv 13150  df-sca 13151  df-vsca 13152  df-tset 13154  df-ple 13155  df-ds 13157  df-hom 13159  df-cco 13160  df-rest 13254  df-topn 13255  df-topgen 13271  df-pt 13272  df-prds 13275  df-xrs 13330  df-0g 13331  df-gsum 13332  df-qtop 13337  df-imas 13338  df-xps 13340  df-mre 13415  df-mrc 13416  df-acs 13418  df-mnd 14294  df-mhm 14342  df-submnd 14343  df-grp 14416  df-minusg 14417  df-sbg 14418  df-mulg 14419  df-subg 14545  df-ghm 14608  df-cntz 14720  df-lsm 14874  df-cmn 15018  df-abl 15019  df-mgp 15253  df-ring 15267  df-cring 15268  df-ur 15269  df-oppr 15332  df-dvdsr 15350  df-unit 15351  df-invr 15381  df-dvr 15392  df-rnghom 15423  df-drng 15441  df-subrg 15470  df-staf 15537  df-srng 15538  df-lmod 15556  df-lss 15617  df-lmhm 15706  df-lvec 15783  df-sra 15852  df-rgmod 15853  df-xmet 16300  df-met 16301  df-bl 16302  df-mopn 16303  df-cnfld 16305  df-phl 16457  df-ocv 16490  df-top 16563  df-bases 16565  df-topon 16566  df-topsp 16567  df-cld 16683  df-ntr 16684  df-cls 16685  df-nei 16762  df-cn 16884  df-cnp 16885  df-haus 16970  df-cmp 17041  df-tx 17184  df-hmeo 17373  df-fbas 17447  df-fg 17448  df-fil 17468  df-flim 17561  df-fcls 17563  df-xms 17812  df-ms 17813  df-tms 17814  df-nm 18032  df-ngp 18033  df-nlm 18036  df-cncf 18309  df-clm 18488  df-cph 18531  df-cfil 18608  df-cmet 18610  df-cms 18684  df-bn 18685  df-hl 18686
  Copyright terms: Public domain W3C validator