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Theorem cdj3lem1 33036
Description: A property of "𝐴 and 𝐵 are completely disjoint subspaces." Part of Lemma 5 of [Holland] p. 1520. (Contributed by NM, 23-May-2005.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
cdj1.1 𝐴 ∈ Sℋ
cdj1.2 𝐵 ∈ Sℋ
Assertion
Ref Expression
cdj3lem1 (∃𝑥 ∈ ℝ (0 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧)))) → (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧

Proof of Theorem cdj3lem1
Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elin 3915 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) ↔ (𝑤 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵))
2 cdj1.2 . . . . . . . . . . . . . 14 𝐵 ∈ Sℋ
3 neg1cn 12305 . . . . . . . . . . . . . 14 -1 ∈ ℂ
4 shmulcl 31820 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐵 ∈ Sℋ ∧ -1 ∈ ℂ ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → (-1 ·ℎ 𝑤) ∈ 𝐵)
52, 3, 4mp3an12 1480 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ 𝐵 → (-1 ·ℎ 𝑤) ∈ 𝐵)
65anim2i 629 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑤 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → (𝑤 ∈ 𝐴 ∧ (-1 ·ℎ 𝑤) ∈ 𝐵))
71, 6sylbi 220 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) → (𝑤 ∈ 𝐴 ∧ (-1 ·ℎ 𝑤) ∈ 𝐵))
8 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑤 → (normℎ‘𝑦) = (normℎ‘𝑤))
98oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑤 → ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) = ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑧)))
10 fvoveq1 7443 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑤 → (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧)) = (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧)))
1110oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑤 → (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) = (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧))))
129, 11breq12d 5116 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑤 → (((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) ↔ ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧)))))
13 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = (-1 ·ℎ 𝑤) → (normℎ‘𝑧) = (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤)))
1413oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = (-1 ·ℎ 𝑤) → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑧)) = ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))))
15 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 = (-1 ·ℎ 𝑤) → (𝑤 +ℎ 𝑧) = (𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)))
1615fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = (-1 ·ℎ 𝑤) → (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧)) = (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤))))
1716oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = (-1 ·ℎ 𝑤) → (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧))) = (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)))))
1814, 17breq12d 5116 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = (-1 ·ℎ 𝑤) → (((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧))) ↔ ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤))))))
1912, 18rspc2v 3587 . . . . . . . . . . 11 ((𝑤 ∈ 𝐴 ∧ (-1 ·ℎ 𝑤) ∈ 𝐵) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤))))))
207, 19syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤))))))
2120adantl 487 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤))))))
22 cdj1.1 . . . . . . . . . . . 12 𝐴 ∈ Sℋ
2322, 2shincli 31964 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∩ 𝐵) ∈ Sℋ
2423sheli 31816 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) → 𝑤 ∈ ℋ)
25 normneg 31746 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤)) = (normℎ‘𝑤))
2625oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) = ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑤)))
27 normcl 31727 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘𝑤) ∈ ℝ)
2827recnd 11337 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘𝑤) ∈ ℂ)
29282timesd 12589 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → (2 · (normℎ‘𝑤)) = ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑤)))
3026, 29eqtr4d 2799 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ ℋ → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) = (2 · (normℎ‘𝑤)))
3130adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ ℋ) → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) = (2 · (normℎ‘𝑤)))
32 hvnegid 31629 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑤 ∈ ℋ → (𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)) = 0ℎ)
3332fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤))) = (normℎ‘0ℎ))
34 norm0 31730 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (normℎ‘0ℎ) = 0
3533, 34eqtrdi 2812 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤))) = 0)
3635oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)))) = (𝑥 · 0))
37 recn 11290 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℂ)
3837mul01d 11509 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 · 0) = 0)
3936, 38sylan9eqr 2818 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ ℋ) → (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)))) = 0)
40 2t0e0 12513 . . . . . . . . . . . . 13 (2 · 0) = 0
4139, 40eqtr4di 2814 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ ℋ) → (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)))) = (2 · 0))
4231, 41breq12d 5116 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ ℋ) → (((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)))) ↔ (2 · (normℎ‘𝑤)) ≤ (2 · 0)))
43 0re 11310 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ
44 letri3 11395 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((normℎ‘𝑤) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → ((normℎ‘𝑤) = 0 ↔ ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ∧ 0 ≤ (normℎ‘𝑤))))
4527, 43, 44sylancl 598 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → ((normℎ‘𝑤) = 0 ↔ ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ∧ 0 ≤ (normℎ‘𝑤))))
46 normge0 31728 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℋ → 0 ≤ (normℎ‘𝑤))
4746biantrud 541 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ↔ ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ∧ 0 ≤ (normℎ‘𝑤))))
48 2re 12417 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ∈ ℝ
49 2pos 12447 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 0 < 2
5048, 49pm3.2i 476 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)
51 lemul2 12170 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((normℎ‘𝑤) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ↔ (2 · (normℎ‘𝑤)) ≤ (2 · 0)))
5243, 50, 51mp3an23 1482 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((normℎ‘𝑤) ∈ ℝ → ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ↔ (2 · (normℎ‘𝑤)) ≤ (2 · 0)))
5327, 52syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ↔ (2 · (normℎ‘𝑤)) ≤ (2 · 0)))
5445, 47, 533bitr2rd 311 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ ℋ → ((2 · (normℎ‘𝑤)) ≤ (2 · 0) ↔ (normℎ‘𝑤) = 0))
55 norm-i 31731 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ ℋ → ((normℎ‘𝑤) = 0 ↔ 𝑤 = 0ℎ))
5654, 55bitrd 282 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ ℋ → ((2 · (normℎ‘𝑤)) ≤ (2 · 0) ↔ 𝑤 = 0ℎ))
5756adantl 487 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ ℋ) → ((2 · (normℎ‘𝑤)) ≤ (2 · 0) ↔ 𝑤 = 0ℎ))
5842, 57bitrd 282 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ ℋ) → (((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)))) ↔ 𝑤 = 0ℎ))
5924, 58sylan2 605 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) → (((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘(-1 ·ℎ 𝑤))) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ (-1 ·ℎ 𝑤)))) ↔ 𝑤 = 0ℎ))
6021, 59sylibd 242 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) → 𝑤 = 0ℎ))
6160impancom 457 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧)))) → (𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) → 𝑤 = 0ℎ))
62 elch0 31856 . . . . . . 7 (𝑤 ∈ 0ℋ ↔ 𝑤 = 0ℎ)
6361, 62imbitrrdi 255 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧)))) → (𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) → 𝑤 ∈ 0ℋ))
6463ssrdv 3937 . . . . 5 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧)))) → (𝐴 ∩ 𝐵) ⊆ 0ℋ)
6564ex 418 . . . 4 (𝑥 ∈ ℝ → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) → (𝐴 ∩ 𝐵) ⊆ 0ℋ))
66 shle0 32044 . . . . 5 ((𝐴 ∩ 𝐵) ∈ Sℋ → ((𝐴 ∩ 𝐵) ⊆ 0ℋ ↔ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ))
6723, 66ax-mp 5 . . . 4 ((𝐴 ∩ 𝐵) ⊆ 0ℋ ↔ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ)
6865, 67imbitrdi 254 . . 3 (𝑥 ∈ ℝ → (∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) → (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ))
6968adantld 496 . 2 (𝑥 ∈ ℝ → ((0 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧)))) → (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ))
7069rexlimiv 3157 1 (∃𝑥 ∈ ℝ (0 < 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧)))) → (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  ∃wrex 3087   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   ≤ cle 11344  -cneg 11542  2c2 12397   ℋchba 31521   +ℎ cva 31522   ·ℎ csm 31523  normℎcno 31525  0ℎc0v 31526   Sℋ csh 31530  0ℋc0h 31537
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-hilex 31601  ax-hfvadd 31602  ax-hvcom 31603  ax-hv0cl 31605  ax-hvaddid 31606  ax-hfvmul 31607  ax-hvmulid 31608  ax-hvmulass 31609  ax-hvdistr1 31610  ax-hvdistr2 31611  ax-hvmul0 31612  ax-hfi 31681  ax-his1 31684  ax-his3 31686  ax-his4 31687
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-sup 9434  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-seq 14145  df-exp 14205  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-hnorm 31570  df-hvsub 31573  df-sh 31809  df-ch0 31855
This theorem is used by:  cdj3lem2b  33039  cdj3i  33043
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