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Theorem cdj3lem2b 32124
Description: Lemma for cdj3i 32128. 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 32121 . 2 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → (𝐴𝐵) = 0)
41, 2shseli 31003 . . . . . . . 8 (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↔ ∃𝑡𝐴𝐵 𝑢 = (𝑡 + ))
54biimpi 215 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) → ∃𝑡𝐴𝐵 𝑢 = (𝑡 + ))
6 fveq2 6891 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑡 → (norm𝑥) = (norm𝑡))
76oveq1d 7427 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑡 → ((norm𝑥) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm𝑦)))
8 fvoveq1 7435 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑡 → (norm‘(𝑥 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + 𝑦)))
98oveq2d 7428 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑡 → (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))))
107, 9breq12d 5161 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑡 → (((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦)))))
11 fveq2 6891 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = → (norm𝑦) = (norm))
1211oveq2d 7428 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = → ((norm𝑡) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm)))
13 oveq2 7420 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = → (𝑡 + 𝑦) = (𝑡 + ))
1413fveq2d 6895 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = → (norm‘(𝑡 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + )))
1514oveq2d 7428 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
1612, 15breq12d 5161 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = → (((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
1710, 16rspc2v 3622 . . . . . . . . . . 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 32122 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑆‘(𝑡 + )) = 𝑡)
20193expa 1117 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑆‘(𝑡 + )) = 𝑡)
2120fveq2d 6895 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) = (norm𝑡))
2221ad2ant2r 744 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) = (norm𝑡))
232sheli 30901 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝐵 ∈ ℋ)
24 normge0 30813 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ( ∈ ℋ → 0 ≤ (norm))
2523, 24syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐵 → 0 ≤ (norm))
2625adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → 0 ≤ (norm))
271sheli 30901 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑡𝐴𝑡 ∈ ℋ)
28 normcl 30812 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑡 ∈ ℋ → (norm𝑡) ∈ ℝ)
2927, 28syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑡𝐴 → (norm𝑡) ∈ ℝ)
30 normcl 30812 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ( ∈ ℋ → (norm) ∈ ℝ)
3123, 30syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐵 → (norm) ∈ ℝ)
32 addge01 11731 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ) → (0 ≤ (norm) ↔ (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm))))
3329, 31, 32syl2an 595 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → (0 ≤ (norm) ↔ (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm))))
3426, 33mpbid 231 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)))
3534adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)))
3629ad2antrr 723 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ∈ ℝ)
37 readdcl 11199 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
3829, 31, 37syl2an 595 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
3938adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
40 hvaddcl 30699 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑡 ∈ ℋ ∧ ∈ ℋ) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
4127, 23, 40syl2an 595 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
42 normcl 30812 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑡 + ) ∈ ℋ → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
4341, 42syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
44 remulcl 11201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑣 ∈ ℝ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
4543, 44sylan2 592 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑣 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
4645ancoms 458 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
47 letr 11315 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1370 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (((norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
4935, 48mpand 692 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
5049imp 406 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5150an32s 649 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5251adantrl 713 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5322, 52eqbrtrd 5170 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
54 2fveq3 6896 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) = (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))))
55 fveq2 6891 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm𝑢) = (norm‘(𝑡 + )))
5655oveq2d 7428 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (𝑣 · (norm𝑢)) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5754, 56breq12d 5161 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = (𝑡 + ) → ((norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
5853, 57syl5ibrcom 246 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
5958exp31 419 . . . . . . . . . . 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 3209 . . . . . . 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 3151 . . . 4 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
6766anim2d 611 . . 3 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
6867reximdva 3167 . 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 205  wa 395   = wceq 1540  wcel 2105  wral 3060  wrex 3069  cin 3947   class class class wbr 5148  cmpt 5231  cfv 6543  crio 7367  (class class class)co 7412  cr 11115  0cc0 11116   + caddc 11119   · cmul 11121   < clt 11255  cle 11256  chba 30606   + cva 30607  normcno 30610   S csh 30615   + cph 30618  0c0h 30622
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 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-cnex 11172  ax-resscn 11173  ax-1cn 11174  ax-icn 11175  ax-addcl 11176  ax-addrcl 11177  ax-mulcl 11178  ax-mulrcl 11179  ax-mulcom 11180  ax-addass 11181  ax-mulass 11182  ax-distr 11183  ax-i2m1 11184  ax-1ne0 11185  ax-1rid 11186  ax-rnegex 11187  ax-rrecex 11188  ax-cnre 11189  ax-pre-lttri 11190  ax-pre-lttrn 11191  ax-pre-ltadd 11192  ax-pre-mulgt0 11193  ax-pre-sup 11194  ax-hilex 30686  ax-hfvadd 30687  ax-hvcom 30688  ax-hvass 30689  ax-hv0cl 30690  ax-hvaddid 30691  ax-hfvmul 30692  ax-hvmulid 30693  ax-hvmulass 30694  ax-hvdistr1 30695  ax-hvdistr2 30696  ax-hvmul0 30697  ax-hfi 30766  ax-his1 30769  ax-his3 30771  ax-his4 30772
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7860  df-2nd 7980  df-frecs 8272  df-wrecs 8303  df-recs 8377  df-rdg 8416  df-er 8709  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-sup 9443  df-pnf 11257  df-mnf 11258  df-xr 11259  df-ltxr 11260  df-le 11261  df-sub 11453  df-neg 11454  df-div 11879  df-nn 12220  df-2 12282  df-3 12283  df-n0 12480  df-z 12566  df-uz 12830  df-rp 12982  df-seq 13974  df-exp 14035  df-cj 15053  df-re 15054  df-im 15055  df-sqrt 15189  df-abs 15190  df-grpo 30180  df-ablo 30232  df-hnorm 30655  df-hvsub 30658  df-sh 30894  df-ch0 30940  df-shs 30995
This theorem is referenced by:  cdj3lem3b  32127  cdj3i  32128
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