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Theorem cdj3i 32533
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 32526 . . 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 32529 . . . 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 32532 . . . 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 1129 . 2 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ((𝐴𝐵) = 0𝜑𝜓))
13 breq2 5104 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑓 → (0 < 𝑣 ↔ 0 < 𝑓))
14 oveq1 7375 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 = 𝑓 → (𝑣 · (norm𝑢)) = (𝑓 · (norm𝑢)))
1514breq2d 5112 . . . . . . . . . 10 (𝑣 = 𝑓 → ((norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))))
1615ralbidv 3161 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑓 → (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢))))
1713, 16anbi12d 633 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑓 → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))) ↔ (0 < 𝑓 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)))))
1817cbvrexvw 3217 . . . . . . 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 5104 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑔 → (0 < 𝑣 ↔ 0 < 𝑔))
21 oveq1 7375 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 = 𝑔 → (𝑣 · (norm𝑢)) = (𝑔 · (norm𝑢)))
2221breq2d 5112 . . . . . . . . . 10 (𝑣 = 𝑔 → ((norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))))
2322ralbidv 3161 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑔 → (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢))))
2420, 23anbi12d 633 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑔 → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))) ↔ (0 < 𝑔 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)))))
2524cbvrexvw 3217 . . . . . . 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 629 . . . . 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 3210 . . . . 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 657 . . . . . 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 11635 . . . . . . . . 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 31456 . . . . . . . . . . 11 ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑡 + ) ∈ (𝐴 + 𝐵))
35 2fveq3 6847 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) = (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))))
36 fveq2 6842 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm𝑢) = (norm‘(𝑡 + )))
3736oveq2d 7384 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (𝑓 · (norm𝑢)) = (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))))
3835, 37breq12d 5113 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = (𝑡 + ) → ((norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + )))))
3938rspcv 3574 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑡 + ) ∈ (𝐴 + 𝐵) → (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑓 · (norm𝑢)) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + )))))
40 2fveq3 6847 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑇𝑢)) = (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))))
4136oveq2d 7384 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (𝑔 · (norm𝑢)) = (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))
4240, 41breq12d 5113 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = (𝑡 + ) → ((norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
4342rspcv 3574 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑡 + ) ∈ (𝐴 + 𝐵) → (∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑇𝑢)) ≤ (𝑔 · (norm𝑢)) → (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
4439, 43anim12d 610 . . . . . . . . . . 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 31306 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑡𝐴𝑡 ∈ ℋ)
48 normcl 31217 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑡 ∈ ℋ → (norm𝑡) ∈ ℝ)
4947, 48syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑡𝐴 → (norm𝑡) ∈ ℝ)
502sheli 31306 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐵 ∈ ℋ)
51 normcl 31217 . . . . . . . . . . . . . . 15 ( ∈ ℋ → (norm) ∈ ℝ)
5250, 51syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 → (norm) ∈ ℝ)
5349, 52anim12i 614 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑡𝐴𝐵) → ((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ))
5453adantl 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → ((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ))
55 hvaddcl 31104 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑡 ∈ ℋ ∧ ∈ ℋ) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
5647, 50, 55syl2an 597 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
57 normcl 31217 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑡 + ) ∈ ℋ → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
5856, 57syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
59 remulcl 11123 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ) → (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
6058, 59sylan2 594 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
6160adantlr 716 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
62 remulcl 11123 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑔 ∈ ℝ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ) → (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
6358, 62sylan2 594 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑔 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
6463adantll 715 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
65 le2add 11631 . . . . . . . . . . . 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 837 . . . . . . . . . . 11 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ∧ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))) → ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
6766adantll 715 . . . . . . . . . 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 32527 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑆‘(𝑡 + )) = 𝑡)
6968fveq2d 6846 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) = (norm𝑡))
7069breq1d 5110 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → ((norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ (norm𝑡) ≤ (𝑓 · (norm‘(𝑡 + )))))
711, 2, 8cdj3lem3 32530 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑇‘(𝑡 + )) = )
7271fveq2d 6846 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) = (norm))
7372breq1d 5110 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → ((norm‘(𝑇‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ (norm) ≤ (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
7470, 73anbi12d 633 . . . . . . . . . . . . 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 1119 . . . . . . . . . . . 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 716 . . . . . . . . . 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 11128 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 ∈ ℝ → 𝑓 ∈ ℂ)
79 recn 11128 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑔 ∈ ℝ → 𝑔 ∈ ℂ)
8058recnd 11172 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℂ)
81 adddir 11135 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑓 ∈ ℂ ∧ 𝑔 ∈ ℂ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℂ) → ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) = ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
8278, 79, 80, 81syl3an 1161 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) = ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
83823expa 1119 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) = ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + )))))
8483breq2d 5112 . . . . . . . . . . 11 (((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 · (norm‘(𝑡 + ))) + (𝑔 · (norm‘(𝑡 + ))))))
8584adantll 715 . . . . . . . . . 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 3193 . . . . . . 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 11121 . . . . . . . . 9 ((𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ) → (𝑓 + 𝑔) ∈ ℝ)
90 breq2 5104 . . . . . . . . . . . 12 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → (0 < 𝑣 ↔ 0 < (𝑓 + 𝑔)))
91 fveq2 6842 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑡 → (norm𝑥) = (norm𝑡))
9291oveq1d 7383 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑡 → ((norm𝑥) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm𝑦)))
93 fvoveq1 7391 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑡 → (norm‘(𝑥 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + 𝑦)))
9493oveq2d 7384 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑡 → (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))))
9592, 94breq12d 5113 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑡 → (((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦)))))
96 fveq2 6842 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 = → (norm𝑦) = (norm))
9796oveq2d 7384 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = → ((norm𝑡) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm)))
98 oveq2 7376 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑦 = → (𝑡 + 𝑦) = (𝑡 + ))
9998fveq2d 6846 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 = → (norm‘(𝑡 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + )))
10099oveq2d 7384 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
10197, 100breq12d 5113 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = → (((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
10295, 101cbvral2vw 3220 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) ↔ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
103 oveq1 7375 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) = ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))))
104103breq2d 5112 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + )))))
1051042ralbidv 3202 . . . . . . . . . . . . 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 633 . . . . . . . . . . 11 (𝑣 = (𝑓 + 𝑔) → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) ↔ (0 < (𝑓 + 𝑔) ∧ ∀𝑡𝐴𝐵 ((norm𝑡) + (norm)) ≤ ((𝑓 + 𝑔) · (norm‘(𝑡 + ))))))
108107rspcev 3578 . . . . . . . . . 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 609 . . . . . 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 3195 . . . 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 1117 . 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 1087   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3052  wrex 3062  cin 3902   class class class wbr 5100  cmpt 5181  cfv 6500  crio 7324  (class class class)co 7368  cc 11036  cr 11037  0cc0 11038   + caddc 11041   · cmul 11043   < clt 11178  cle 11179  chba 31011   + cva 31012  normcno 31015   S csh 31020   + cph 31023  0c0h 31027
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116  ax-hilex 31091  ax-hfvadd 31092  ax-hvcom 31093  ax-hvass 31094  ax-hv0cl 31095  ax-hvaddid 31096  ax-hfvmul 31097  ax-hvmulid 31098  ax-hvmulass 31099  ax-hvdistr1 31100  ax-hvdistr2 31101  ax-hvmul0 31102  ax-hfi 31171  ax-his1 31174  ax-his3 31176  ax-his4 31177
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-2nd 7944  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-er 8645  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-sup 9357  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-div 11807  df-nn 12158  df-2 12220  df-3 12221  df-n0 12414  df-z 12501  df-uz 12764  df-rp 12918  df-seq 13937  df-exp 13997  df-cj 15034  df-re 15035  df-im 15036  df-sqrt 15170  df-abs 15171  df-grpo 30585  df-ablo 30637  df-hnorm 31060  df-hvsub 31063  df-sh 31299  df-ch0 31345  df-shs 31400
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