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Theorem cdj3lem2b 29687
Description: Lemma for cdj3i 29691. The first-component function 𝑆 is bounded if the subspaces are completely disjoint. (Contributed by NM, 26-May-2005.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
cdj3lem2.1 𝐴S
cdj3lem2.2 𝐵S
cdj3lem2.3 𝑆 = (𝑥 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↦ (𝑧𝐴𝑤𝐵 𝑥 = (𝑧 + 𝑤)))
Assertion
Ref Expression
cdj3lem2b (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢   𝑣,𝑆,𝑢
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)

Proof of Theorem cdj3lem2b
Dummy variables 𝑡 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cdj3lem2.1 . . 3 𝐴S
2 cdj3lem2.2 . . 3 𝐵S
31, 2cdj3lem1 29684 . 2 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → (𝐴𝐵) = 0)
41, 2shseli 28566 . . . . . . . 8 (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↔ ∃𝑡𝐴𝐵 𝑢 = (𝑡 + ))
54biimpi 207 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) → ∃𝑡𝐴𝐵 𝑢 = (𝑡 + ))
6 fveq2 6375 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑡 → (norm𝑥) = (norm𝑡))
76oveq1d 6857 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑡 → ((norm𝑥) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm𝑦)))
8 fvoveq1 6865 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑡 → (norm‘(𝑥 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + 𝑦)))
98oveq2d 6858 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑡 → (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))))
107, 9breq12d 4822 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑡 → (((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦)))))
11 fveq2 6375 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = → (norm𝑦) = (norm))
1211oveq2d 6858 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = → ((norm𝑡) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm)))
13 oveq2 6850 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = → (𝑡 + 𝑦) = (𝑡 + ))
1413fveq2d 6379 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = → (norm‘(𝑡 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + )))
1514oveq2d 6858 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
1612, 15breq12d 4822 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = → (((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
1710, 16rspc2v 3474 . . . . . . . . . . 11 ((𝑡𝐴𝐵) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
18 cdj3lem2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑆 = (𝑥 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↦ (𝑧𝐴𝑤𝐵 𝑥 = (𝑧 + 𝑤)))
191, 2, 18cdj3lem2 29685 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑆‘(𝑡 + )) = 𝑡)
20193expa 1147 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑆‘(𝑡 + )) = 𝑡)
2120fveq2d 6379 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) = (norm𝑡))
2221ad2ant2r 753 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) = (norm𝑡))
232sheli 28462 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝐵 ∈ ℋ)
24 normge0 28374 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ( ∈ ℋ → 0 ≤ (norm))
2523, 24syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐵 → 0 ≤ (norm))
2625adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → 0 ≤ (norm))
271sheli 28462 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑡𝐴𝑡 ∈ ℋ)
28 normcl 28373 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑡 ∈ ℋ → (norm𝑡) ∈ ℝ)
2927, 28syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑡𝐴 → (norm𝑡) ∈ ℝ)
30 normcl 28373 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ( ∈ ℋ → (norm) ∈ ℝ)
3123, 30syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐵 → (norm) ∈ ℝ)
32 addge01 10792 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ) → (0 ≤ (norm) ↔ (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm))))
3329, 31, 32syl2an 589 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → (0 ≤ (norm) ↔ (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm))))
3426, 33mpbid 223 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)))
3534adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)))
3629ad2antrr 717 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ∈ ℝ)
37 readdcl 10272 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
3829, 31, 37syl2an 589 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
3938adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
40 hvaddcl 28260 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑡 ∈ ℋ ∧ ∈ ℋ) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
4127, 23, 40syl2an 589 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
42 normcl 28373 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑡 + ) ∈ ℋ → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
4341, 42syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
44 remulcl 10274 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑣 ∈ ℝ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
4543, 44sylan2 586 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑣 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
4645ancoms 450 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
47 letr 10385 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ ∧ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ) → (((norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
4836, 39, 46, 47syl3anc 1490 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (((norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
4935, 48mpand 686 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
5049imp 395 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5150an32s 642 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5251adantrl 707 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5322, 52eqbrtrd 4831 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
54 2fveq3 6380 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) = (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))))
55 fveq2 6375 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm𝑢) = (norm‘(𝑡 + )))
5655oveq2d 6858 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (𝑣 · (norm𝑢)) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5754, 56breq12d 4822 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = (𝑡 + ) → ((norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
5853, 57syl5ibrcom 238 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
5958exp31 410 . . . . . . . . . . 11 ((𝑡𝐴𝐵) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) → (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))))
6017, 59syld 47 . . . . . . . . . 10 ((𝑡𝐴𝐵) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))))
6160com14 96 . . . . . . . . 9 (𝑢 = (𝑡 + ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))))
6261com4t 93 . . . . . . . 8 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))))
6362rexlimdvv 3184 . . . . . . 7 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∃𝑡𝐴𝐵 𝑢 = (𝑡 + ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
645, 63syl5com 31 . . . . . 6 (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) → (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
6564com3l 89 . . . . 5 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
6665ralrimdv 3115 . . . 4 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
6766anim2d 605 . . 3 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
6867reximdva 3163 . 2 ((𝐴𝐵) = 0 → (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
693, 68mpcom 38 1 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 197  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  wral 3055  wrex 3056  cin 3731   class class class wbr 4809  cmpt 4888  cfv 6068  crio 6802  (class class class)co 6842  cr 10188  0cc0 10189   + caddc 10192   · cmul 10194   < clt 10328  cle 10329  chba 28167   + cva 28168  normcno 28171   S csh 28176   + cph 28179  0c0h 28183
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266  ax-pre-sup 10267  ax-hilex 28247  ax-hfvadd 28248  ax-hvcom 28249  ax-hvass 28250  ax-hv0cl 28251  ax-hvaddid 28252  ax-hfvmul 28253  ax-hvmulid 28254  ax-hvmulass 28255  ax-hvdistr1 28256  ax-hvdistr2 28257  ax-hvmul0 28258  ax-hfi 28327  ax-his1 28330  ax-his3 28332  ax-his4 28333
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-er 7947  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-sup 8555  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-div 10939  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-n0 11539  df-z 11625  df-uz 11887  df-rp 12029  df-seq 13009  df-exp 13068  df-cj 14126  df-re 14127  df-im 14128  df-sqrt 14262  df-abs 14263  df-grpo 27739  df-ablo 27791  df-hnorm 28216  df-hvsub 28219  df-sh 28455  df-ch0 28501  df-shs 28558
This theorem is referenced by:  cdj3lem3b  29690  cdj3i  29691
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