MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ipblnfi Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ipblnfi 26929
Description: A function 𝐹 generated by varying the first argument of an inner product (with its second argument a fixed vector 𝐴) is a bounded linear functional, i.e. a bounded linear operator from the vector space to . (Contributed by NM, 12-Jan-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 19-Nov-2013.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
ipblnfi.1 𝑋 = (BaseSet‘𝑈)
ipblnfi.7 𝑃 = (·𝑖OLD𝑈)
ipblnfi.9 𝑈 ∈ CPreHilOLD
ipblnfi.c 𝐶 = ⟨⟨ + , · ⟩, abs⟩
ipblnfi.l 𝐵 = (𝑈 BLnOp 𝐶)
ipblnfi.f 𝐹 = (𝑥𝑋 ↦ (𝑥𝑃𝐴))
Assertion
Ref Expression
ipblnfi (𝐴𝑋𝐹𝐵)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝑈   𝑥,𝑋   𝑥,𝑃
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥)   𝐶(𝑥)   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem ipblnfi
Dummy variables 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ipblnfi.9 . . . . . . 7 𝑈 ∈ CPreHilOLD
21phnvi 26889 . . . . . 6 𝑈 ∈ NrmCVec
3 ipblnfi.1 . . . . . . 7 𝑋 = (BaseSet‘𝑈)
4 ipblnfi.7 . . . . . . 7 𝑃 = (·𝑖OLD𝑈)
53, 4dipcl 26783 . . . . . 6 ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑥𝑋𝐴𝑋) → (𝑥𝑃𝐴) ∈ ℂ)
62, 5mp3an1 1402 . . . . 5 ((𝑥𝑋𝐴𝑋) → (𝑥𝑃𝐴) ∈ ℂ)
76ancoms 467 . . . 4 ((𝐴𝑋𝑥𝑋) → (𝑥𝑃𝐴) ∈ ℂ)
8 ipblnfi.f . . . 4 𝐹 = (𝑥𝑋 ↦ (𝑥𝑃𝐴))
97, 8fmptd 6277 . . 3 (𝐴𝑋𝐹:𝑋⟶ℂ)
10 eqid 2609 . . . . . . . . . . 11 ( ·𝑠OLD𝑈) = ( ·𝑠OLD𝑈)
113, 10nvscl 26679 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧𝑋) → (𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧) ∈ 𝑋)
122, 11mp3an1 1402 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧𝑋) → (𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧) ∈ 𝑋)
1312ad2ant2lr 779 . . . . . . . 8 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧) ∈ 𝑋)
14 simprr 791 . . . . . . . 8 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → 𝑤𝑋)
15 simpll 785 . . . . . . . 8 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → 𝐴𝑋)
16 eqid 2609 . . . . . . . . . 10 ( +𝑣𝑈) = ( +𝑣𝑈)
173, 16, 4dipdir 26915 . . . . . . . . 9 ((𝑈 ∈ CPreHilOLD ∧ ((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧) ∈ 𝑋𝑤𝑋𝐴𝑋)) → (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)𝑃𝐴) = (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)𝑃𝐴) + (𝑤𝑃𝐴)))
181, 17mpan 701 . . . . . . . 8 (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧) ∈ 𝑋𝑤𝑋𝐴𝑋) → (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)𝑃𝐴) = (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)𝑃𝐴) + (𝑤𝑃𝐴)))
1913, 14, 15, 18syl3anc 1317 . . . . . . 7 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)𝑃𝐴) = (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)𝑃𝐴) + (𝑤𝑃𝐴)))
20 simplr 787 . . . . . . . . 9 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → 𝑦 ∈ ℂ)
21 simprl 789 . . . . . . . . 9 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → 𝑧𝑋)
223, 16, 10, 4, 1ipassi 26914 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧𝑋𝐴𝑋) → ((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)𝑃𝐴) = (𝑦 · (𝑧𝑃𝐴)))
2320, 21, 15, 22syl3anc 1317 . . . . . . . 8 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → ((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)𝑃𝐴) = (𝑦 · (𝑧𝑃𝐴)))
2423oveq1d 6542 . . . . . . 7 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)𝑃𝐴) + (𝑤𝑃𝐴)) = ((𝑦 · (𝑧𝑃𝐴)) + (𝑤𝑃𝐴)))
2519, 24eqtrd 2643 . . . . . 6 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)𝑃𝐴) = ((𝑦 · (𝑧𝑃𝐴)) + (𝑤𝑃𝐴)))
2612adantll 745 . . . . . . . . 9 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ 𝑧𝑋) → (𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧) ∈ 𝑋)
273, 16nvgcl 26671 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ (𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧) ∈ 𝑋𝑤𝑋) → ((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤) ∈ 𝑋)
282, 27mp3an1 1402 . . . . . . . . 9 (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧) ∈ 𝑋𝑤𝑋) → ((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤) ∈ 𝑋)
2926, 28sylan 486 . . . . . . . 8 ((((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ 𝑧𝑋) ∧ 𝑤𝑋) → ((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤) ∈ 𝑋)
3029anasss 676 . . . . . . 7 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → ((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤) ∈ 𝑋)
31 oveq1 6534 . . . . . . . 8 (𝑥 = ((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤) → (𝑥𝑃𝐴) = (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)𝑃𝐴))
32 ovex 6555 . . . . . . . 8 (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)𝑃𝐴) ∈ V
3331, 8, 32fvmpt 6176 . . . . . . 7 (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤) ∈ 𝑋 → (𝐹‘((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)) = (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)𝑃𝐴))
3430, 33syl 17 . . . . . 6 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (𝐹‘((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)) = (((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)𝑃𝐴))
35 oveq1 6534 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑧 → (𝑥𝑃𝐴) = (𝑧𝑃𝐴))
36 ovex 6555 . . . . . . . . . 10 (𝑧𝑃𝐴) ∈ V
3735, 8, 36fvmpt 6176 . . . . . . . . 9 (𝑧𝑋 → (𝐹𝑧) = (𝑧𝑃𝐴))
3837ad2antrl 759 . . . . . . . 8 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (𝐹𝑧) = (𝑧𝑃𝐴))
3938oveq2d 6543 . . . . . . 7 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (𝑦 · (𝐹𝑧)) = (𝑦 · (𝑧𝑃𝐴)))
40 oveq1 6534 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑤 → (𝑥𝑃𝐴) = (𝑤𝑃𝐴))
41 ovex 6555 . . . . . . . . 9 (𝑤𝑃𝐴) ∈ V
4240, 8, 41fvmpt 6176 . . . . . . . 8 (𝑤𝑋 → (𝐹𝑤) = (𝑤𝑃𝐴))
4342ad2antll 760 . . . . . . 7 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (𝐹𝑤) = (𝑤𝑃𝐴))
4439, 43oveq12d 6545 . . . . . 6 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → ((𝑦 · (𝐹𝑧)) + (𝐹𝑤)) = ((𝑦 · (𝑧𝑃𝐴)) + (𝑤𝑃𝐴)))
4525, 34, 443eqtr4d 2653 . . . . 5 (((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) ∧ (𝑧𝑋𝑤𝑋)) → (𝐹‘((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)) = ((𝑦 · (𝐹𝑧)) + (𝐹𝑤)))
4645ralrimivva 2953 . . . 4 ((𝐴𝑋𝑦 ∈ ℂ) → ∀𝑧𝑋𝑤𝑋 (𝐹‘((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)) = ((𝑦 · (𝐹𝑧)) + (𝐹𝑤)))
4746ralrimiva 2948 . . 3 (𝐴𝑋 → ∀𝑦 ∈ ℂ ∀𝑧𝑋𝑤𝑋 (𝐹‘((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)) = ((𝑦 · (𝐹𝑧)) + (𝐹𝑤)))
48 ipblnfi.c . . . . 5 𝐶 = ⟨⟨ + , · ⟩, abs⟩
4948cnnv 26740 . . . 4 𝐶 ∈ NrmCVec
5048cnnvba 26742 . . . . 5 ℂ = (BaseSet‘𝐶)
5148cnnvg 26741 . . . . 5 + = ( +𝑣𝐶)
5248cnnvs 26744 . . . . 5 · = ( ·𝑠OLD𝐶)
53 eqid 2609 . . . . 5 (𝑈 LnOp 𝐶) = (𝑈 LnOp 𝐶)
543, 50, 16, 51, 10, 52, 53islno 26826 . . . 4 ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝐶 ∈ NrmCVec) → (𝐹 ∈ (𝑈 LnOp 𝐶) ↔ (𝐹:𝑋⟶ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℂ ∀𝑧𝑋𝑤𝑋 (𝐹‘((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)) = ((𝑦 · (𝐹𝑧)) + (𝐹𝑤)))))
552, 49, 54mp2an 703 . . 3 (𝐹 ∈ (𝑈 LnOp 𝐶) ↔ (𝐹:𝑋⟶ℂ ∧ ∀𝑦 ∈ ℂ ∀𝑧𝑋𝑤𝑋 (𝐹‘((𝑦( ·𝑠OLD𝑈)𝑧)( +𝑣𝑈)𝑤)) = ((𝑦 · (𝐹𝑧)) + (𝐹𝑤))))
569, 47, 55sylanbrc 694 . 2 (𝐴𝑋𝐹 ∈ (𝑈 LnOp 𝐶))
57 eqid 2609 . . . 4 (normCV𝑈) = (normCV𝑈)
583, 57nvcl 26720 . . 3 ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝐴𝑋) → ((normCV𝑈)‘𝐴) ∈ ℝ)
592, 58mpan 701 . 2 (𝐴𝑋 → ((normCV𝑈)‘𝐴) ∈ ℝ)
603, 57, 4, 1sii 26927 . . . . 5 ((𝑧𝑋𝐴𝑋) → (abs‘(𝑧𝑃𝐴)) ≤ (((normCV𝑈)‘𝑧) · ((normCV𝑈)‘𝐴)))
6160ancoms 467 . . . 4 ((𝐴𝑋𝑧𝑋) → (abs‘(𝑧𝑃𝐴)) ≤ (((normCV𝑈)‘𝑧) · ((normCV𝑈)‘𝐴)))
6237adantl 480 . . . . 5 ((𝐴𝑋𝑧𝑋) → (𝐹𝑧) = (𝑧𝑃𝐴))
6362fveq2d 6092 . . . 4 ((𝐴𝑋𝑧𝑋) → (abs‘(𝐹𝑧)) = (abs‘(𝑧𝑃𝐴)))
6459recnd 9925 . . . . 5 (𝐴𝑋 → ((normCV𝑈)‘𝐴) ∈ ℂ)
653, 57nvcl 26720 . . . . . . 7 ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑧𝑋) → ((normCV𝑈)‘𝑧) ∈ ℝ)
662, 65mpan 701 . . . . . 6 (𝑧𝑋 → ((normCV𝑈)‘𝑧) ∈ ℝ)
6766recnd 9925 . . . . 5 (𝑧𝑋 → ((normCV𝑈)‘𝑧) ∈ ℂ)
68 mulcom 9879 . . . . 5 ((((normCV𝑈)‘𝐴) ∈ ℂ ∧ ((normCV𝑈)‘𝑧) ∈ ℂ) → (((normCV𝑈)‘𝐴) · ((normCV𝑈)‘𝑧)) = (((normCV𝑈)‘𝑧) · ((normCV𝑈)‘𝐴)))
6964, 67, 68syl2an 492 . . . 4 ((𝐴𝑋𝑧𝑋) → (((normCV𝑈)‘𝐴) · ((normCV𝑈)‘𝑧)) = (((normCV𝑈)‘𝑧) · ((normCV𝑈)‘𝐴)))
7061, 63, 693brtr4d 4609 . . 3 ((𝐴𝑋𝑧𝑋) → (abs‘(𝐹𝑧)) ≤ (((normCV𝑈)‘𝐴) · ((normCV𝑈)‘𝑧)))
7170ralrimiva 2948 . 2 (𝐴𝑋 → ∀𝑧𝑋 (abs‘(𝐹𝑧)) ≤ (((normCV𝑈)‘𝐴) · ((normCV𝑈)‘𝑧)))
7248cnnvnm 26745 . . 3 abs = (normCV𝐶)
73 ipblnfi.l . . 3 𝐵 = (𝑈 BLnOp 𝐶)
743, 57, 72, 53, 73, 2, 49blo3i 26875 . 2 ((𝐹 ∈ (𝑈 LnOp 𝐶) ∧ ((normCV𝑈)‘𝐴) ∈ ℝ ∧ ∀𝑧𝑋 (abs‘(𝐹𝑧)) ≤ (((normCV𝑈)‘𝐴) · ((normCV𝑈)‘𝑧))) → 𝐹𝐵)
7556, 59, 71, 74syl3anc 1317 1 (𝐴𝑋𝐹𝐵)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 194  wa 382  w3a 1030   = wceq 1474  wcel 1976  wral 2895  cop 4130   class class class wbr 4577  cmpt 4637  wf 5786  cfv 5790  (class class class)co 6527  cc 9791  cr 9792   + caddc 9796   · cmul 9798  cle 9932  abscabs 13771  NrmCVeccnv 26635   +𝑣 cpv 26636  BaseSetcba 26637   ·𝑠OLD cns 26638  normCVcnmcv 26641  ·𝑖OLDcdip 26768   LnOp clno 26813   BLnOp cblo 26815  CPreHilOLDccphlo 26885
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-8 1978  ax-9 1985  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2033  ax-13 2233  ax-ext 2589  ax-rep 4693  ax-sep 4703  ax-nul 4712  ax-pow 4764  ax-pr 4828  ax-un 6825  ax-inf2 8399  ax-cnex 9849  ax-resscn 9850  ax-1cn 9851  ax-icn 9852  ax-addcl 9853  ax-addrcl 9854  ax-mulcl 9855  ax-mulrcl 9856  ax-mulcom 9857  ax-addass 9858  ax-mulass 9859  ax-distr 9860  ax-i2m1 9861  ax-1ne0 9862  ax-1rid 9863  ax-rnegex 9864  ax-rrecex 9865  ax-cnre 9866  ax-pre-lttri 9867  ax-pre-lttrn 9868  ax-pre-ltadd 9869  ax-pre-mulgt0 9870  ax-pre-sup 9871  ax-addf 9872  ax-mulf 9873
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-fal 1480  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1867  df-eu 2461  df-mo 2462  df-clab 2596  df-cleq 2602  df-clel 2605  df-nfc 2739  df-ne 2781  df-nel 2782  df-ral 2900  df-rex 2901  df-reu 2902  df-rmo 2903  df-rab 2904  df-v 3174  df-sbc 3402  df-csb 3499  df-dif 3542  df-un 3544  df-in 3546  df-ss 3553  df-pss 3555  df-nul 3874  df-if 4036  df-pw 4109  df-sn 4125  df-pr 4127  df-tp 4129  df-op 4131  df-uni 4367  df-int 4405  df-iun 4451  df-iin 4452  df-br 4578  df-opab 4638  df-mpt 4639  df-tr 4675  df-eprel 4939  df-id 4943  df-po 4949  df-so 4950  df-fr 4987  df-se 4988  df-we 4989  df-xp 5034  df-rel 5035  df-cnv 5036  df-co 5037  df-dm 5038  df-rn 5039  df-res 5040  df-ima 5041  df-pred 5583  df-ord 5629  df-on 5630  df-lim 5631  df-suc 5632  df-iota 5754  df-fun 5792  df-fn 5793  df-f 5794  df-f1 5795  df-fo 5796  df-f1o 5797  df-fv 5798  df-isom 5799  df-riota 6489  df-ov 6530  df-oprab 6531  df-mpt2 6532  df-of 6773  df-om 6936  df-1st 7037  df-2nd 7038  df-supp 7161  df-wrecs 7272  df-recs 7333  df-rdg 7371  df-1o 7425  df-2o 7426  df-oadd 7429  df-er 7607  df-map 7724  df-ixp 7773  df-en 7820  df-dom 7821  df-sdom 7822  df-fin 7823  df-fsupp 8137  df-fi 8178  df-sup 8209  df-inf 8210  df-oi 8276  df-card 8626  df-cda 8851  df-pnf 9933  df-mnf 9934  df-xr 9935  df-ltxr 9936  df-le 9937  df-sub 10120  df-neg 10121  df-div 10537  df-nn 10871  df-2 10929  df-3 10930  df-4 10931  df-5 10932  df-6 10933  df-7 10934  df-8 10935  df-9 10936  df-n0 11143  df-z 11214  df-dec 11329  df-uz 11523  df-q 11624  df-rp 11668  df-xneg 11781  df-xadd 11782  df-xmul 11783  df-ioo 12009  df-icc 12012  df-fz 12156  df-fzo 12293  df-seq 12622  df-exp 12681  df-hash 12938  df-cj 13636  df-re 13637  df-im 13638  df-sqrt 13772  df-abs 13773  df-clim 14016  df-sum 14214  df-struct 15646  df-ndx 15647  df-slot 15648  df-base 15649  df-sets 15650  df-ress 15651  df-plusg 15730  df-mulr 15731  df-starv 15732  df-sca 15733  df-vsca 15734  df-ip 15735  df-tset 15736  df-ple 15737  df-ds 15740  df-unif 15741  df-hom 15742  df-cco 15743  df-rest 15855  df-topn 15856  df-0g 15874  df-gsum 15875  df-topgen 15876  df-pt 15877  df-prds 15880  df-xrs 15934  df-qtop 15939  df-imas 15940  df-xps 15942  df-mre 16018  df-mrc 16019  df-acs 16021  df-mgm 17014  df-sgrp 17056  df-mnd 17067  df-submnd 17108  df-mulg 17313  df-cntz 17522  df-cmn 17967  df-psmet 19508  df-xmet 19509  df-met 19510  df-bl 19511  df-mopn 19512  df-cnfld 19517  df-top 20469  df-bases 20470  df-topon 20471  df-topsp 20472  df-cld 20581  df-ntr 20582  df-cls 20583  df-cn 20789  df-cnp 20790  df-t1 20876  df-haus 20877  df-tx 21123  df-hmeo 21316  df-xms 21883  df-ms 21884  df-tms 21885  df-grpo 26525  df-gid 26526  df-ginv 26527  df-gdiv 26528  df-ablo 26580  df-vc 26595  df-nv 26643  df-va 26646  df-ba 26647  df-sm 26648  df-0v 26649  df-vs 26650  df-nmcv 26651  df-ims 26652  df-dip 26769  df-lno 26817  df-nmoo 26818  df-blo 26819  df-0o 26820  df-ph 26886
This theorem is referenced by:  htthlem  26992
  Copyright terms: Public domain W3C validator