MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  minveclem6 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem minveclem6 23145
Description: Lemma for minvec 23147. Any minimal point is less than 𝑆 away from 𝐴. (Contributed by Mario Carneiro, 9-May-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.) (Revised by AV, 3-Oct-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
minvec.x 𝑋 = (Base‘𝑈)
minvec.m = (-g𝑈)
minvec.n 𝑁 = (norm‘𝑈)
minvec.u (𝜑𝑈 ∈ ℂPreHil)
minvec.y (𝜑𝑌 ∈ (LSubSp‘𝑈))
minvec.w (𝜑 → (𝑈s 𝑌) ∈ CMetSp)
minvec.a (𝜑𝐴𝑋)
minvec.j 𝐽 = (TopOpen‘𝑈)
minvec.r 𝑅 = ran (𝑦𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴 𝑦)))
minvec.s 𝑆 = inf(𝑅, ℝ, < )
minvec.d 𝐷 = ((dist‘𝑈) ↾ (𝑋 × 𝑋))
Assertion
Ref Expression
minveclem6 ((𝜑𝑥𝑌) → (((𝐴𝐷𝑥)↑2) ≤ ((𝑆↑2) + 0) ↔ ∀𝑦𝑌 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ (𝑁‘(𝐴 𝑦))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐽,𝑦   𝑥,𝑁,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝑅,𝑦   𝑥,𝑈,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦   𝑥,𝑌,𝑦   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝑆,𝑦

Proof of Theorem minveclem6
Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 minvec.d . . . . . . . 8 𝐷 = ((dist‘𝑈) ↾ (𝑋 × 𝑋))
21oveqi 6628 . . . . . . 7 (𝐴𝐷𝑥) = (𝐴((dist‘𝑈) ↾ (𝑋 × 𝑋))𝑥)
3 minvec.a . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴𝑋)
43adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑌) → 𝐴𝑋)
5 minvec.y . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑌 ∈ (LSubSp‘𝑈))
6 minvec.x . . . . . . . . . . 11 𝑋 = (Base‘𝑈)
7 eqid 2621 . . . . . . . . . . 11 (LSubSp‘𝑈) = (LSubSp‘𝑈)
86, 7lssss 18877 . . . . . . . . . 10 (𝑌 ∈ (LSubSp‘𝑈) → 𝑌𝑋)
95, 8syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑌𝑋)
109sselda 3588 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑌) → 𝑥𝑋)
114, 10ovresd 6766 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝐴((dist‘𝑈) ↾ (𝑋 × 𝑋))𝑥) = (𝐴(dist‘𝑈)𝑥))
122, 11syl5eq 2667 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝐴𝐷𝑥) = (𝐴(dist‘𝑈)𝑥))
13 minvec.u . . . . . . . . 9 (𝜑𝑈 ∈ ℂPreHil)
14 cphngp 22913 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ ℂPreHil → 𝑈 ∈ NrmGrp)
1513, 14syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝑈 ∈ NrmGrp)
1615adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑌) → 𝑈 ∈ NrmGrp)
17 minvec.n . . . . . . . 8 𝑁 = (norm‘𝑈)
18 minvec.m . . . . . . . 8 = (-g𝑈)
19 eqid 2621 . . . . . . . 8 (dist‘𝑈) = (dist‘𝑈)
2017, 6, 18, 19ngpds 22348 . . . . . . 7 ((𝑈 ∈ NrmGrp ∧ 𝐴𝑋𝑥𝑋) → (𝐴(dist‘𝑈)𝑥) = (𝑁‘(𝐴 𝑥)))
2116, 4, 10, 20syl3anc 1323 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝐴(dist‘𝑈)𝑥) = (𝑁‘(𝐴 𝑥)))
2212, 21eqtrd 2655 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝐴𝐷𝑥) = (𝑁‘(𝐴 𝑥)))
2322oveq1d 6630 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑌) → ((𝐴𝐷𝑥)↑2) = ((𝑁‘(𝐴 𝑥))↑2))
24 minvec.s . . . . . . . 8 𝑆 = inf(𝑅, ℝ, < )
25 minvec.w . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑈s 𝑌) ∈ CMetSp)
26 minvec.j . . . . . . . . . . . 12 𝐽 = (TopOpen‘𝑈)
27 minvec.r . . . . . . . . . . . 12 𝑅 = ran (𝑦𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴 𝑦)))
286, 18, 17, 13, 5, 25, 3, 26, 27minveclem1 23135 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∀𝑤𝑅 0 ≤ 𝑤))
2928adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∀𝑤𝑅 0 ≤ 𝑤))
3029simp1d 1071 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥𝑌) → 𝑅 ⊆ ℝ)
3129simp2d 1072 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥𝑌) → 𝑅 ≠ ∅)
32 0red 10001 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥𝑌) → 0 ∈ ℝ)
3329simp3d 1073 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥𝑌) → ∀𝑤𝑅 0 ≤ 𝑤)
34 breq1 4626 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 0 → (𝑥𝑤 ↔ 0 ≤ 𝑤))
3534ralbidv 2982 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 0 → (∀𝑤𝑅 𝑥𝑤 ↔ ∀𝑤𝑅 0 ≤ 𝑤))
3635rspcev 3299 . . . . . . . . . 10 ((0 ∈ ℝ ∧ ∀𝑤𝑅 0 ≤ 𝑤) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤𝑅 𝑥𝑤)
3732, 33, 36syl2anc 692 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥𝑌) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤𝑅 𝑥𝑤)
38 infrecl 10965 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤𝑅 𝑥𝑤) → inf(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℝ)
3930, 31, 37, 38syl3anc 1323 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑌) → inf(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℝ)
4024, 39syl5eqel 2702 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑌) → 𝑆 ∈ ℝ)
4140resqcld 12991 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝑆↑2) ∈ ℝ)
4241recnd 10028 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝑆↑2) ∈ ℂ)
4342addid1d 10196 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑌) → ((𝑆↑2) + 0) = (𝑆↑2))
4423, 43breq12d 4636 . . 3 ((𝜑𝑥𝑌) → (((𝐴𝐷𝑥)↑2) ≤ ((𝑆↑2) + 0) ↔ ((𝑁‘(𝐴 𝑥))↑2) ≤ (𝑆↑2)))
45 cphlmod 22914 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ ℂPreHil → 𝑈 ∈ LMod)
4613, 45syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑈 ∈ LMod)
4746adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑌) → 𝑈 ∈ LMod)
486, 18lmodvsubcl 18848 . . . . . 6 ((𝑈 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑋𝑥𝑋) → (𝐴 𝑥) ∈ 𝑋)
4947, 4, 10, 48syl3anc 1323 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝐴 𝑥) ∈ 𝑋)
506, 17nmcl 22360 . . . . 5 ((𝑈 ∈ NrmGrp ∧ (𝐴 𝑥) ∈ 𝑋) → (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ∈ ℝ)
5116, 49, 50syl2anc 692 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑌) → (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ∈ ℝ)
526, 17nmge0 22361 . . . . 5 ((𝑈 ∈ NrmGrp ∧ (𝐴 𝑥) ∈ 𝑋) → 0 ≤ (𝑁‘(𝐴 𝑥)))
5316, 49, 52syl2anc 692 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑌) → 0 ≤ (𝑁‘(𝐴 𝑥)))
54 infregelb 10967 . . . . . . 7 (((𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤𝑅 𝑥𝑤) ∧ 0 ∈ ℝ) → (0 ≤ inf(𝑅, ℝ, < ) ↔ ∀𝑤𝑅 0 ≤ 𝑤))
5530, 31, 37, 32, 54syl31anc 1326 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑌) → (0 ≤ inf(𝑅, ℝ, < ) ↔ ∀𝑤𝑅 0 ≤ 𝑤))
5633, 55mpbird 247 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑌) → 0 ≤ inf(𝑅, ℝ, < ))
5756, 24syl6breqr 4665 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑌) → 0 ≤ 𝑆)
5851, 40, 53, 57le2sqd 13000 . . 3 ((𝜑𝑥𝑌) → ((𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑆 ↔ ((𝑁‘(𝐴 𝑥))↑2) ≤ (𝑆↑2)))
5924breq2i 4631 . . . 4 ((𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑆 ↔ (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ inf(𝑅, ℝ, < ))
60 infregelb 10967 . . . . 5 (((𝑅 ⊆ ℝ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑤𝑅 𝑥𝑤) ∧ (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ∈ ℝ) → ((𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ inf(𝑅, ℝ, < ) ↔ ∀𝑤𝑅 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤))
6130, 31, 37, 51, 60syl31anc 1326 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑌) → ((𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ inf(𝑅, ℝ, < ) ↔ ∀𝑤𝑅 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤))
6259, 61syl5bb 272 . . 3 ((𝜑𝑥𝑌) → ((𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑆 ↔ ∀𝑤𝑅 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤))
6344, 58, 623bitr2d 296 . 2 ((𝜑𝑥𝑌) → (((𝐴𝐷𝑥)↑2) ≤ ((𝑆↑2) + 0) ↔ ∀𝑤𝑅 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤))
6427raleqi 3135 . . 3 (∀𝑤𝑅 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤 ↔ ∀𝑤 ∈ ran (𝑦𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴 𝑦)))(𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤)
65 fvex 6168 . . . . 5 (𝑁‘(𝐴 𝑦)) ∈ V
6665rgenw 2920 . . . 4 𝑦𝑌 (𝑁‘(𝐴 𝑦)) ∈ V
67 eqid 2621 . . . . 5 (𝑦𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴 𝑦))) = (𝑦𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴 𝑦)))
68 breq2 4627 . . . . 5 (𝑤 = (𝑁‘(𝐴 𝑦)) → ((𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤 ↔ (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ (𝑁‘(𝐴 𝑦))))
6967, 68ralrnmpt 6334 . . . 4 (∀𝑦𝑌 (𝑁‘(𝐴 𝑦)) ∈ V → (∀𝑤 ∈ ran (𝑦𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴 𝑦)))(𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤 ↔ ∀𝑦𝑌 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ (𝑁‘(𝐴 𝑦))))
7066, 69ax-mp 5 . . 3 (∀𝑤 ∈ ran (𝑦𝑌 ↦ (𝑁‘(𝐴 𝑦)))(𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤 ↔ ∀𝑦𝑌 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ (𝑁‘(𝐴 𝑦)))
7164, 70bitri 264 . 2 (∀𝑤𝑅 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ 𝑤 ↔ ∀𝑦𝑌 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ (𝑁‘(𝐴 𝑦)))
7263, 71syl6bb 276 1 ((𝜑𝑥𝑌) → (((𝐴𝐷𝑥)↑2) ≤ ((𝑆↑2) + 0) ↔ ∀𝑦𝑌 (𝑁‘(𝐴 𝑥)) ≤ (𝑁‘(𝐴 𝑦))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2908  wrex 2909  Vcvv 3190  wss 3560  c0 3897   class class class wbr 4623  cmpt 4683   × cxp 5082  ran crn 5085  cres 5086  cfv 5857  (class class class)co 6615  infcinf 8307  cr 9895  0cc0 9896   + caddc 9899   < clt 10034  cle 10035  2c2 11030  cexp 12816  Basecbs 15800  s cress 15801  distcds 15890  TopOpenctopn 16022  -gcsg 17364  LModclmod 18803  LSubSpclss 18872  normcnm 22321  NrmGrpcngp 22322  ℂPreHilccph 22906  CMetSpccms 23069
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4741  ax-sep 4751  ax-nul 4759  ax-pow 4813  ax-pr 4877  ax-un 6914  ax-cnex 9952  ax-resscn 9953  ax-1cn 9954  ax-icn 9955  ax-addcl 9956  ax-addrcl 9957  ax-mulcl 9958  ax-mulrcl 9959  ax-mulcom 9960  ax-addass 9961  ax-mulass 9962  ax-distr 9963  ax-i2m1 9964  ax-1ne0 9965  ax-1rid 9966  ax-rnegex 9967  ax-rrecex 9968  ax-cnre 9969  ax-pre-lttri 9970  ax-pre-lttrn 9971  ax-pre-ltadd 9972  ax-pre-mulgt0 9973  ax-pre-sup 9974
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2913  df-rex 2914  df-reu 2915  df-rmo 2916  df-rab 2917  df-v 3192  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3898  df-if 4065  df-pw 4138  df-sn 4156  df-pr 4158  df-tp 4160  df-op 4162  df-uni 4410  df-iun 4494  df-br 4624  df-opab 4684  df-mpt 4685  df-tr 4723  df-eprel 4995  df-id 4999  df-po 5005  df-so 5006  df-fr 5043  df-we 5045  df-xp 5090  df-rel 5091  df-cnv 5092  df-co 5093  df-dm 5094  df-rn 5095  df-res 5096  df-ima 5097  df-pred 5649  df-ord 5695  df-on 5696  df-lim 5697  df-suc 5698  df-iota 5820  df-fun 5859  df-fn 5860  df-f 5861  df-f1 5862  df-fo 5863  df-f1o 5864  df-fv 5865  df-riota 6576  df-ov 6618  df-oprab 6619  df-mpt2 6620  df-om 7028  df-1st 7128  df-2nd 7129  df-wrecs 7367  df-recs 7428  df-rdg 7466  df-er 7702  df-map 7819  df-en 7916  df-dom 7917  df-sdom 7918  df-sup 8308  df-inf 8309  df-pnf 10036  df-mnf 10037  df-xr 10038  df-ltxr 10039  df-le 10040  df-sub 10228  df-neg 10229  df-div 10645  df-nn 10981  df-2 11039  df-n0 11253  df-z 11338  df-uz 11648  df-q 11749  df-rp 11793  df-xneg 11906  df-xadd 11907  df-xmul 11908  df-seq 12758  df-exp 12817  df-0g 16042  df-topgen 16044  df-mgm 17182  df-sgrp 17224  df-mnd 17235  df-grp 17365  df-minusg 17366  df-sbg 17367  df-lmod 18805  df-lss 18873  df-psmet 19678  df-xmet 19679  df-met 19680  df-bl 19681  df-mopn 19682  df-top 20639  df-topon 20656  df-topsp 20677  df-bases 20690  df-xms 22065  df-ms 22066  df-nm 22327  df-ngp 22328  df-nlm 22331  df-cph 22908
This theorem is referenced by:  minveclem7  23146
  Copyright terms: Public domain W3C validator