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

Theorem hhph 28163
Description: The Hilbert space of the Hilbert Space Explorer is an inner product space. (Contributed by NM, 24-Nov-2007.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
hhnv.1 𝑈 = ⟨⟨ + , · ⟩, norm
Assertion
Ref Expression
hhph 𝑈 ∈ CPreHilOLD

Proof of Theorem hhph
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2651 . . 3 ⟨⟨ + , · ⟩, norm⟩ = ⟨⟨ + , · ⟩, norm
21hhnv 28150 . 2 ⟨⟨ + , · ⟩, norm⟩ ∈ NrmCVec
3 normpar 28140 . . . 4 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (((norm‘(𝑥 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2)) = ((2 · ((norm𝑥)↑2)) + (2 · ((norm𝑦)↑2))))
4 hvsubval 28001 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑥 𝑦) = (𝑥 + (-1 · 𝑦)))
54fveq2d 6233 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (norm‘(𝑥 𝑦)) = (norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦))))
65oveq1d 6705 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((norm‘(𝑥 𝑦))↑2) = ((norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦)))↑2))
76oveq2d 6706 . . . . 5 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 𝑦))↑2)) = (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦)))↑2)))
8 hvaddcl 27997 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑥 + 𝑦) ∈ ℋ)
9 normcl 28110 . . . . . . . . 9 ((𝑥 + 𝑦) ∈ ℋ → (norm‘(𝑥 + 𝑦)) ∈ ℝ)
108, 9syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (norm‘(𝑥 + 𝑦)) ∈ ℝ)
1110recnd 10106 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (norm‘(𝑥 + 𝑦)) ∈ ℂ)
1211sqcld 13046 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) ∈ ℂ)
13 hvsubcl 28002 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑥 𝑦) ∈ ℋ)
14 normcl 28110 . . . . . . . . 9 ((𝑥 𝑦) ∈ ℋ → (norm‘(𝑥 𝑦)) ∈ ℝ)
1514recnd 10106 . . . . . . . 8 ((𝑥 𝑦) ∈ ℋ → (norm‘(𝑥 𝑦)) ∈ ℂ)
1613, 15syl 17 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (norm‘(𝑥 𝑦)) ∈ ℂ)
1716sqcld 13046 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((norm‘(𝑥 𝑦))↑2) ∈ ℂ)
1812, 17addcomd 10276 . . . . 5 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 𝑦))↑2)) = (((norm‘(𝑥 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2)))
197, 18eqtr3d 2687 . . . 4 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦)))↑2)) = (((norm‘(𝑥 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2)))
20 normcl 28110 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℋ → (norm𝑥) ∈ ℝ)
2120recnd 10106 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℋ → (norm𝑥) ∈ ℂ)
2221sqcld 13046 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm𝑥)↑2) ∈ ℂ)
23 normcl 28110 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ ℋ → (norm𝑦) ∈ ℝ)
2423recnd 10106 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ℋ → (norm𝑦) ∈ ℂ)
2524sqcld 13046 . . . . 5 (𝑦 ∈ ℋ → ((norm𝑦)↑2) ∈ ℂ)
26 2cn 11129 . . . . . 6 2 ∈ ℂ
27 adddi 10063 . . . . . 6 ((2 ∈ ℂ ∧ ((norm𝑥)↑2) ∈ ℂ ∧ ((norm𝑦)↑2) ∈ ℂ) → (2 · (((norm𝑥)↑2) + ((norm𝑦)↑2))) = ((2 · ((norm𝑥)↑2)) + (2 · ((norm𝑦)↑2))))
2826, 27mp3an1 1451 . . . . 5 ((((norm𝑥)↑2) ∈ ℂ ∧ ((norm𝑦)↑2) ∈ ℂ) → (2 · (((norm𝑥)↑2) + ((norm𝑦)↑2))) = ((2 · ((norm𝑥)↑2)) + (2 · ((norm𝑦)↑2))))
2922, 25, 28syl2an 493 . . . 4 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (2 · (((norm𝑥)↑2) + ((norm𝑦)↑2))) = ((2 · ((norm𝑥)↑2)) + (2 · ((norm𝑦)↑2))))
303, 19, 293eqtr4d 2695 . . 3 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦)))↑2)) = (2 · (((norm𝑥)↑2) + ((norm𝑦)↑2))))
3130rgen2a 3006 . 2 𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦)))↑2)) = (2 · (((norm𝑥)↑2) + ((norm𝑦)↑2)))
32 hilablo 28145 . . . 4 + ∈ AbelOp
3332elexi 3244 . . 3 + ∈ V
34 hvmulex 27996 . . 3 · ∈ V
35 normf 28108 . . . 4 norm: ℋ⟶ℝ
36 ax-hilex 27984 . . . 4 ℋ ∈ V
37 fex 6530 . . . 4 ((norm: ℋ⟶ℝ ∧ ℋ ∈ V) → norm ∈ V)
3835, 36, 37mp2an 708 . . 3 norm ∈ V
39 hhnv.1 . . . . 5 𝑈 = ⟨⟨ + , · ⟩, norm
4039eleq1i 2721 . . . 4 (𝑈 ∈ CPreHilOLD ↔ ⟨⟨ + , · ⟩, norm⟩ ∈ CPreHilOLD)
41 ablogrpo 27529 . . . . . . 7 ( + ∈ AbelOp → + ∈ GrpOp)
4232, 41ax-mp 5 . . . . . 6 + ∈ GrpOp
43 ax-hfvadd 27985 . . . . . . 7 + :( ℋ × ℋ)⟶ ℋ
4443fdmi 6090 . . . . . 6 dom + = ( ℋ × ℋ)
4542, 44grporn 27503 . . . . 5 ℋ = ran +
4645isphg 27800 . . . 4 (( + ∈ V ∧ · ∈ V ∧ norm ∈ V) → (⟨⟨ + , · ⟩, norm⟩ ∈ CPreHilOLD ↔ (⟨⟨ + , · ⟩, norm⟩ ∈ NrmCVec ∧ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦)))↑2)) = (2 · (((norm𝑥)↑2) + ((norm𝑦)↑2))))))
4740, 46syl5bb 272 . . 3 (( + ∈ V ∧ · ∈ V ∧ norm ∈ V) → (𝑈 ∈ CPreHilOLD ↔ (⟨⟨ + , · ⟩, norm⟩ ∈ NrmCVec ∧ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦)))↑2)) = (2 · (((norm𝑥)↑2) + ((norm𝑦)↑2))))))
4833, 34, 38, 47mp3an 1464 . 2 (𝑈 ∈ CPreHilOLD ↔ (⟨⟨ + , · ⟩, norm⟩ ∈ NrmCVec ∧ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (((norm‘(𝑥 + 𝑦))↑2) + ((norm‘(𝑥 + (-1 · 𝑦)))↑2)) = (2 · (((norm𝑥)↑2) + ((norm𝑦)↑2)))))
492, 31, 48mpbir2an 975 1 𝑈 ∈ CPreHilOLD
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 196  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  Vcvv 3231  cop 4216   × cxp 5141  wf 5922  cfv 5926  (class class class)co 6690  cc 9972  cr 9973  1c1 9975   + caddc 9977   · cmul 9979  -cneg 10305  2c2 11108  cexp 12900  GrpOpcgr 27471  AbelOpcablo 27526  NrmCVeccnv 27567  CPreHilOLDccphlo 27795  chil 27904   + cva 27905   · csm 27906  normcno 27908   cmv 27910
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052  ax-hilex 27984  ax-hfvadd 27985  ax-hvcom 27986  ax-hvass 27987  ax-hv0cl 27988  ax-hvaddid 27989  ax-hfvmul 27990  ax-hvmulid 27991  ax-hvmulass 27992  ax-hvdistr1 27993  ax-hvdistr2 27994  ax-hvmul0 27995  ax-hfi 28064  ax-his1 28067  ax-his2 28068  ax-his3 28069  ax-his4 28070
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-4 11119  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-seq 12842  df-exp 12901  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-grpo 27475  df-gid 27476  df-ablo 27527  df-vc 27542  df-nv 27575  df-ph 27796  df-hnorm 27953  df-hvsub 27956
This theorem is referenced by:  bcsiHIL  28165  hhhl  28189  hhssph  28259  pjhthlem2  28379
  Copyright terms: Public domain W3C validator