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Theorem cdj3i 32518
Description: Two ways to express "𝐴 and 𝐵 are completely disjoint subspaces." (1) <=> (3) in Lemma 5 of [Holland] p. 1520. (Contributed by NM, 1-Jun-2005.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
cdj3.1 𝐴S
cdj3.2 𝐵S
cdj3.3 𝑆 = (𝑥 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↦ (𝑧𝐴𝑤𝐵 𝑥 = (𝑧 + 𝑤)))
cdj3.4 𝑇 = (𝑥 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↦ (𝑤𝐵𝑧𝐴 𝑥 = (𝑧 + 𝑤)))
cdj3.5 (𝜑 ↔ ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
cdj3.6 (𝜓 ↔ ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
Assertion
Ref Expression
cdj3i (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) ↔ ((𝐴𝐵) = 0𝜑𝜓))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢   𝑣,𝑆,𝑢   𝑣,𝑇,𝑢
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢)   𝜓(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢)   𝑆(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝑇(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)

Proof of Theorem cdj3i
Dummy variables 𝑡 𝑓 𝑔 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cdj3.1 . . . 4 𝐴S
2 cdj3.2 . . . 4 𝐵S
31, 2cdj3lem1 32511 . . 3 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → (𝐴𝐵) = 0)
4 cdj3.3 . . . . 5 𝑆 = (𝑥 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↦ (𝑧𝐴𝑤𝐵 𝑥 = (𝑧 + 𝑤)))
51, 2, 4cdj3lem2b 32514 . . . 4 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
6 cdj3.5 . . . 4 (𝜑 ↔ ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
75, 6sylibr 234 . . 3 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → 𝜑)
8 cdj3.4 . . . . 5 𝑇 = (𝑥 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↦ (𝑤𝐵𝑧𝐴 𝑥 = (𝑧 + 𝑤)))
91, 2, 8cdj3lem3b 32517 . . . 4 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
10 cdj3.6 . . . 4 (𝜓 ↔ ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
119, 10sylibr 234 . . 3 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → 𝜓)
123, 7, 113jca 1128 . 2 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ((𝐴𝐵) = 0𝜑𝜓))
13 breq2 5102 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑓 → (0 < 𝑣 ↔ 0 < 𝑓))
14 oveq1 7365 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 = 𝑓 → (𝑣 · (norm𝑢)) = (𝑓 · (norm𝑢)))
1514breq2d 5110 . . . . . . . . . 10 (𝑣 = 𝑓 → ((norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))))
1615ralbidv 3159 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑓 → (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))))
1713, 16anbi12d 632 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑓 → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))) ↔ (0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)))))
1817cbvrexvw 3215 . . . . . . 7 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))) ↔ ∃𝑓 ∈ ℝ (0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))))
196, 18bitri 275 . . . . . 6 (𝜑 ↔ ∃𝑓 ∈ ℝ (0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))))
20 breq2 5102 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑔 → (0 < 𝑣 ↔ 0 < 𝑔))
21 oveq1 7365 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 = 𝑔 → (𝑣 · (norm𝑢)) = (𝑔 · (norm𝑢)))
2221breq2d 5110 . . . . . . . . . 10 (𝑣 = 𝑔 → ((norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))))
2322ralbidv 3159 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑔 → (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))))
2420, 23anbi12d 632 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑔 → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))) ↔ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))))
2524cbvrexvw 3215 . . . . . . 7 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))) ↔ ∃𝑔 ∈ ℝ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))))
2610, 25bitri 275 . . . . . 6 (𝜓 ↔ ∃𝑔 ∈ ℝ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))))
2719, 26anbi12i 628 . . . . 5 ((𝜑𝜓) ↔ (∃𝑓 ∈ ℝ (0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))) ∧ ∃𝑔 ∈ ℝ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))))
28 reeanv 3208 . . . . 5 (∃𝑓 ∈ ℝ ∃𝑔 ∈ ℝ ((0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))) ∧ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))) ↔ (∃𝑓 ∈ ℝ (0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))) ∧ ∃𝑔 ∈ ℝ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))))
2927, 28bitr4i 278 . . . 4 ((𝜑𝜓) ↔ ∃𝑓 ∈ ℝ ∃𝑔 ∈ ℝ ((0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))) ∧ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))))
30 an4 656 . . . . . 6 (((0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))) ∧ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))) ↔ ((0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔) ∧ (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))))
31 addgt0 11625 . . . . . . . . 9 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔)) → 0 < (𝑓 + 𝑔))
3231ex 412 . . . . . . . 8 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) → ((0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔) → 0 < (𝑓 + 𝑔)))
3332adantl 481 . . . . . . 7 (((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → ((0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔) → 0 < (𝑓 + 𝑔)))
341, 2shsvai 31441 . . . . . . . . . . 11 ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑡 + ) ∈ (𝐴 + 𝐵))
35 2fveq3 6839 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) = (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))))
36 fveq2 6834 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm𝑢) = (norm‘(𝑡 + )))
3736oveq2d 7374 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (𝑓 · (norm𝑢)) = (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))))
3835, 37breq12d 5111 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = (𝑡 + ) → ((norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + )))))
3938rspcv 3572 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑡 + ) ∈ (𝐴 + 𝐵) → (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + )))))
40 2fveq3 6839 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑇𝑢)) = (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))))
4136oveq2d 7374 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (𝑔 · (norm𝑢)) = (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))
4240, 41breq12d 5111 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = (𝑡 + ) → ((norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
4342rspcv 3572 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑡 + ) ∈ (𝐴 + 𝐵) → (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)) → (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
4439, 43anim12d 609 . . . . . . . . . . 11 ((𝑡 + ) ∈ (𝐴 + 𝐵) → ((∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))) → ((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
4534, 44syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑡𝐴𝐵) → ((∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))) → ((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
4645adantl 481 . . . . . . . . 9 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → ((∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))) → ((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
471sheli 31291 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑡𝐴𝑡 ∈ ℋ)
48 normcl 31202 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑡 ∈ ℋ → (norm𝑡) ∈ ℝ)
4947, 48syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑡𝐴 → (norm𝑡) ∈ ℝ)
502sheli 31291 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐵 ∈ ℋ)
51 normcl 31202 . . . . . . . . . . . . . . 15 ( ∈ ℋ → (norm) ∈ ℝ)
5250, 51syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 → (norm) ∈ ℝ)
5349, 52anim12i 613 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑡𝐴𝐵) → ((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ))
5453adantl 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → ((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ))
55 hvaddcl 31089 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑡 ∈ ℋ ∧ ∈ ℋ) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
5647, 50, 55syl2an 596 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
57 normcl 31202 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑡 + ) ∈ ℋ → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
5856, 57syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
59 remulcl 11113 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ) → (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
6058, 59sylan2 593 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
6160adantlr 715 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
62 remulcl 11113 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑔 ∈ ℝ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ) → (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
6358, 62sylan2 593 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑔 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
6463adantll 714 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
65 le2add 11621 . . . . . . . . . . . 12 ((((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ) ∧ ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ ∧ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)) → (((norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) → ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
6654, 61, 64, 65syl12anc 836 . . . . . . . . . . 11 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) → ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
6766adantll 714 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) → ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
681, 2, 4cdj3lem2 32512 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑆‘(𝑡 + )) = 𝑡)
6968fveq2d 6838 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) = (norm𝑡))
7069breq1d 5108 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → ((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ (norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + )))))
711, 2, 8cdj3lem3 32515 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑇‘(𝑡 + )) = )
7271fveq2d 6838 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) = (norm))
7372breq1d 5108 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → ((norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
7470, 73anbi12d 632 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) ↔ ((norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
75743expa 1118 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) ↔ ((norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
7675ancoms 458 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) ↔ ((norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
7776adantlr 715 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) ↔ ((norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
78 recn 11118 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 ∈ ℝ → 𝑓 ∈ ℂ)
79 recn 11118 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑔 ∈ ℝ → 𝑔 ∈ ℂ)
8058recnd 11162 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℂ)
81 adddir 11125 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑓 ∈ ℂ ∧ 𝑔 ∈ ℂ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℂ) → ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) = ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
8278, 79, 80, 81syl3an 1160 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) = ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
83823expa 1118 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) = ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
8483breq2d 5110 . . . . . . . . . . 11 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
8584adantll 714 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
8667, 77, 853imtr4d 294 . . . . . . . . 9 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) → ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))))
8746, 86syld 47 . . . . . . . 8 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → ((∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))) → ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))))
8887ralrimdvva 3191 . . . . . . 7 (((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → ((∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))) → ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))))
89 readdcl 11111 . . . . . . . . 9 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) → (𝑓 + 𝑔) ∈ ℝ)
90 breq2 5102 . . . . . . . . . . . 12 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → (0 < 𝑣 ↔ 0 < (𝑓 + 𝑔)))
91 fveq2 6834 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑡 → (norm𝑥) = (norm𝑡))
9291oveq1d 7373 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑡 → ((norm𝑥) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm𝑦)))
93 fvoveq1 7381 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑡 → (norm‘(𝑥 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + 𝑦)))
9493oveq2d 7374 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑡 → (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))))
9592, 94breq12d 5111 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑡 → (((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦)))))
96 fveq2 6834 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 = → (norm𝑦) = (norm))
9796oveq2d 7374 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = → ((norm𝑡) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm)))
98 oveq2 7366 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑦 = → (𝑡 + 𝑦) = (𝑡 + ))
9998fveq2d 6838 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 = → (norm‘(𝑡 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + )))
10099oveq2d 7374 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
10197, 100breq12d 5111 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = → (((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
10295, 101cbvral2vw 3218 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) ↔ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
103 oveq1 7365 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) = ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))))
104103breq2d 5110 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))))
1051042ralbidv 3200 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → (∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))))
106102, 105bitrid 283 . . . . . . . . . . . 12 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) ↔ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))))
10790, 106anbi12d 632 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) ↔ (0 < (𝑓 + 𝑔) ∧ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))))))
108107rspcev 3576 . . . . . . . . . 10 (((𝑓 + 𝑔) ∈ ℝ ∧ (0 < (𝑓 + 𝑔) ∧ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))))
109108ex 412 . . . . . . . . 9 ((𝑓 + 𝑔) ∈ ℝ → ((0 < (𝑓 + 𝑔) ∧ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))))))
11089, 109syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) → ((0 < (𝑓 + 𝑔) ∧ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))))))
111110adantl 481 . . . . . . 7 (((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → ((0 < (𝑓 + 𝑔) ∧ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))))))
11233, 88, 111syl2and 608 . . . . . 6 (((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → (((0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔) ∧ (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))))))
11330, 112biimtrid 242 . . . . 5 (((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ)) → (((0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))) ∧ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))))))
114113rexlimdvva 3193 . . . 4 ((𝐴𝐵) = 0 → (∃𝑓 ∈ ℝ ∃𝑔 ∈ ℝ ((0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))) ∧ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))))))
11529, 114biimtrid 242 . . 3 ((𝐴𝐵) = 0 → ((𝜑𝜓) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))))))
1161153impib 1116 . 2 (((𝐴𝐵) = 0𝜑𝜓) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))))
11712, 116impbii 209 1 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) ↔ ((𝐴𝐵) = 0𝜑𝜓))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1541  wcel 2113  wral 3051  wrex 3060  cin 3900   class class class wbr 5098  cmpt 5179  cfv 6492  crio 7314  (class class class)co 7358  cc 11026  cr 11027  0cc0 11028   + caddc 11031   · cmul 11033   < clt 11168  cle 11169  chba 30996   + cva 30997  normcno 31000   S csh 31005   + cph 31008  0c0h 31012
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-cnex 11084  ax-resscn 11085  ax-1cn 11086  ax-icn 11087  ax-addcl 11088  ax-addrcl 11089  ax-mulcl 11090  ax-mulrcl 11091  ax-mulcom 11092  ax-addass 11093  ax-mulass 11094  ax-distr 11095  ax-i2m1 11096  ax-1ne0 11097  ax-1rid 11098  ax-rnegex 11099  ax-rrecex 11100  ax-cnre 11101  ax-pre-lttri 11102  ax-pre-lttrn 11103  ax-pre-ltadd 11104  ax-pre-mulgt0 11105  ax-pre-sup 11106  ax-hilex 31076  ax-hfvadd 31077  ax-hvcom 31078  ax-hvass 31079  ax-hv0cl 31080  ax-hvaddid 31081  ax-hfvmul 31082  ax-hvmulid 31083  ax-hvmulass 31084  ax-hvdistr1 31085  ax-hvdistr2 31086  ax-hvmul0 31087  ax-hfi 31156  ax-his1 31159  ax-his3 31161  ax-his4 31162
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3350  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-op 4587  df-uni 4864  df-int 4903  df-iun 4948  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7809  df-2nd 7934  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-er 8635  df-en 8886  df-dom 8887  df-sdom 8888  df-sup 9347  df-pnf 11170  df-mnf 11171  df-xr 11172  df-ltxr 11173  df-le 11174  df-sub 11368  df-neg 11369  df-div 11797  df-nn 12148  df-2 12210  df-3 12211  df-n0 12404  df-z 12491  df-uz 12754  df-rp 12908  df-seq 13927  df-exp 13987  df-cj 15024  df-re 15025  df-im 15026  df-sqrt 15160  df-abs 15161  df-grpo 30570  df-ablo 30622  df-hnorm 31045  df-hvsub 31048  df-sh 31284  df-ch0 31330  df-shs 31385
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