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Theorem cdj3lem1 33048
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 4095 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) ↔ (𝑤 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵))
2 cdj1.2 . . . . . . . . . . . . . 14 𝐵 ∈ Sℋ
3 neg1cn 12315 . . . . . . . . . . . . . 14 -1 ∈ ℂ
4 shmulcl 31832 . . . . . . . . . . . . . 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 6893 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑤 → (normℎ‘𝑦) = (normℎ‘𝑤))
98oveq1d 7442 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑤 → ((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) = ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑧)))
10 fvoveq1 7450 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑤 → (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧)) = (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧)))
1110oveq2d 7443 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑤 → (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) = (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧))))
129, 11breq12d 5118 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑤 → (((normℎ‘𝑦) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑦 +ℎ 𝑧))) ↔ ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑧)) ≤ (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧)))))
13 fveq2 6893 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = ( -1 ·ℎ 𝑤) → (normℎ‘𝑧) = (normℎ‘( -1 ·ℎ 𝑤)))
1413oveq2d 7443 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = ( -1 ·ℎ 𝑤) → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑧)) = ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘( -1 ·ℎ 𝑤))))
15 oveq2 7435 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 = ( -1 ·ℎ 𝑤) → (𝑤 +ℎ 𝑧) = (𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤)))
1615fveq2d 6897 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = ( -1 ·ℎ 𝑤) → (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧)) = (normℎ‘(𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤))))
1716oveq2d 7443 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = ( -1 ·ℎ 𝑤) → (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ 𝑧))) = (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤)))))
1814, 17breq12d 5118 . . . . . . . . . . . 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 3589 . . . . . . . . . . 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 31976 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∩ 𝐵) ∈ Sℋ
2423sheli 31828 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) → 𝑤 ∈ ℋ)
25 normneg 31758 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘( -1 ·ℎ 𝑤)) = (normℎ‘𝑤))
2625oveq2d 7443 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘( -1 ·ℎ 𝑤))) = ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑤)))
27 normcl 31739 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘𝑤) ∈ ℝ)
2827recnd 11347 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘𝑤) ∈ ℂ)
29282timesd 12599 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → (2 · (normℎ‘𝑤)) = ((normℎ‘𝑤) + (normℎ‘𝑤)))
3026, 29eqtr4d 2801 . . . . . . . . . . . . 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 31641 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑤 ∈ ℋ → (𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤)) = 0ℎ)
3332fveq2d 6897 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘(𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤))) = (normℎ‘0ℎ))
34 norm0 31742 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (normℎ‘0ℎ) = 0
3533, 34eqtrdi 2814 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℋ → (normℎ‘(𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤))) = 0)
3635oveq2d 7443 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤)))) = (𝑥 · 0))
37 recn 11300 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℂ)
3837mul01d 11519 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 · 0) = 0)
3936, 38sylan9eqr 2820 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ ℋ) → (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤)))) = 0)
40 2t0e0 12523 . . . . . . . . . . . . 13 (2 · 0) = 0
4139, 40eqtr4di 2816 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑤 ∈ ℋ) → (𝑥 · (normℎ‘(𝑤 +ℎ ( -1 ·ℎ 𝑤)))) = (2 · 0))
4231, 41breq12d 5118 . . . . . . . . . . 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 11320 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ
44 letri3 11405 . . . . . . . . . . . . . . 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 31740 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ ℋ → 0 ≤ (normℎ‘𝑤))
4746biantrud 541 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ ℋ → ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ↔ ((normℎ‘𝑤) ≤ 0 ∧ 0 ≤ (normℎ‘𝑤))))
48 2re 12427 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ∈ ℝ
49 2pos 12457 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 0 < 2
5048, 49pm3.2i 476 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)
51 lemul2 12180 . . . . . . . . . . . . . . . 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 31743 . . . . . . . . . . . . 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 31868 . . . . . . 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 3918 . . . . 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 32056 . . . . 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 3159 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 1569   ∈ wcel 2146  ∀wral 3079  ∃wrex 3089   ⊆ wss 3899   ∩ cin 4091   class class class wbr 5105  ‘cfv 6546  (class class class)co 7427  ℂcc 11208  ℝcr 11209  0cc0 11210  1c1 11211   + caddc 11213   · cmul 11215   < clt 11353   ≤ cle 11354   -cneg 11552  2c2 12407   ℋchba 31533   +ℎ cva 31534   ·ℎ csm 31535  normℎcno 31537  0ℎc0v 31538   Sℋ csh 31542  0ℋc0h 31549
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-sep 5251  ax-nul 5262  ax-pow 5330  ax-pr 5394  ax-un 7758  ax-cnex 11266  ax-resscn 11267  ax-1cn 11268  ax-icn 11269  ax-addcl 11270  ax-addrcl 11271  ax-mulcl 11272  ax-mulrcl 11273  ax-mulcom 11274  ax-addass 11275  ax-mulass 11276  ax-distr 11277  ax-i2m1 11278  ax-1ne0 11279  ax-1rid 11280  ax-rnegex 11281  ax-rrecex 11282  ax-cnre 11283  ax-pre-lttri 11284  ax-pre-lttrn 11285  ax-pre-ltadd 11286  ax-pre-mulgt0 11287  ax-pre-sup 11288  ax-hilex 31613  ax-hfvadd 31614  ax-hvcom 31615  ax-hv0cl 31617  ax-hvaddid 31618  ax-hfvmul 31619  ax-hvmulid 31620  ax-hvmulass 31621  ax-hvdistr1 31622  ax-hvdistr2 31623  ax-hvmul0 31624  ax-hfi 31693  ax-his1 31696  ax-his3 31698  ax-his4 31699
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3455  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-ss 3900  df-pss 4016  df-dif 4049  df-in 4093  df-un 4153  df-nul 4281  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4838  df-uni 4870  df-int 4910  df-iun 4955  df-br 5106  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5549  df-eprel 5554  df-po 5562  df-so 5563  df-fr 5607  df-we 5609  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6310  df-ord 6371  df-on 6372  df-lim 6373  df-suc 6374  df-iota 6500  df-fun 6548  df-fn 6549  df-f 6550  df-f1 6551  df-fo 6552  df-f1o 6553  df-fv 6554  df-riota 7384  df-ov 7430  df-oprab 7431  df-mpo 7432  df-om 7885  df-2nd 8009  df-frecs 8310  df-wrecs 8341  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-er 8728  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-sup 9444  df-pnf 11355  df-mnf 11356  df-xr 11357  df-ltxr 11358  df-le 11359  df-sub 11553  df-neg 11554  df-div 11984  df-nn 12346  df-2 12415  df-3 12416  df-n0 12617  df-z 12704  df-uz 12976  df-rp 13131  df-seq 14155  df-exp 14215  df-cj 15278  df-re 15279  df-im 15280  df-sqrt 15414  df-abs 15415  df-hnorm 31582  df-hvsub 31585  df-sh 31821  df-ch0 31867
This theorem is used by:  cdj3lem2b  33051  cdj3i  33055
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