MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cphpyth Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cphpyth 25094
Description: The pythagorean theorem for a subcomplex pre-Hilbert space. The square of the norm of the sum of two orthogonal vectors (i.e., whose inner product is 0) is the sum of the squares of their norms. Problem 2 in [Kreyszig] p. 135. This is Metamath 100 proof #4. (Contributed by NM, 17-Apr-2008.) (Revised by SN, 22-Sep-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
cphpyth.v 𝑉 = (Baseβ€˜π‘Š)
cphpyth.h , = (Β·π‘–β€˜π‘Š)
cphpyth.p + = (+gβ€˜π‘Š)
cphpyth.n 𝑁 = (normβ€˜π‘Š)
cphpyth.w (πœ‘ β†’ π‘Š ∈ β„‚PreHil)
cphpyth.a (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ 𝑉)
cphpyth.b (πœ‘ β†’ 𝐡 ∈ 𝑉)
Assertion
Ref Expression
cphpyth ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ ((π‘β€˜(𝐴 + 𝐡))↑2) = (((π‘β€˜π΄)↑2) + ((π‘β€˜π΅)↑2)))

Proof of Theorem cphpyth
StepHypRef Expression
1 cphpyth.h . . . . 5 , = (Β·π‘–β€˜π‘Š)
2 cphpyth.v . . . . 5 𝑉 = (Baseβ€˜π‘Š)
3 cphpyth.p . . . . 5 + = (+gβ€˜π‘Š)
4 cphpyth.w . . . . 5 (πœ‘ β†’ π‘Š ∈ β„‚PreHil)
5 cphpyth.a . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ 𝑉)
6 cphpyth.b . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐡 ∈ 𝑉)
71, 2, 3, 4, 5, 6, 5, 6cph2di 25085 . . . 4 (πœ‘ β†’ ((𝐴 + 𝐡) , (𝐴 + 𝐡)) = (((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)) + ((𝐴 , 𝐡) + (𝐡 , 𝐴))))
87adantr 480 . . 3 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ ((𝐴 + 𝐡) , (𝐴 + 𝐡)) = (((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)) + ((𝐴 , 𝐡) + (𝐡 , 𝐴))))
9 simpr 484 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ (𝐴 , 𝐡) = 0)
101, 2cphorthcom 25079 . . . . . . . 8 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐡 ∈ 𝑉) β†’ ((𝐴 , 𝐡) = 0 ↔ (𝐡 , 𝐴) = 0))
114, 5, 6, 10syl3anc 1368 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ ((𝐴 , 𝐡) = 0 ↔ (𝐡 , 𝐴) = 0))
1211biimpa 476 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ (𝐡 , 𝐴) = 0)
139, 12oveq12d 7422 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ ((𝐴 , 𝐡) + (𝐡 , 𝐴)) = (0 + 0))
14 00id 11390 . . . . 5 (0 + 0) = 0
1513, 14eqtrdi 2782 . . . 4 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ ((𝐴 , 𝐡) + (𝐡 , 𝐴)) = 0)
1615oveq2d 7420 . . 3 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ (((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)) + ((𝐴 , 𝐡) + (𝐡 , 𝐴))) = (((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)) + 0))
172, 1cphipcl 25069 . . . . . . 7 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) β†’ (𝐴 , 𝐴) ∈ β„‚)
184, 5, 5, 17syl3anc 1368 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (𝐴 , 𝐴) ∈ β„‚)
192, 1cphipcl 25069 . . . . . . 7 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝐡 ∈ 𝑉 ∧ 𝐡 ∈ 𝑉) β†’ (𝐡 , 𝐡) ∈ β„‚)
204, 6, 6, 19syl3anc 1368 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (𝐡 , 𝐡) ∈ β„‚)
2118, 20addcld 11234 . . . . 5 (πœ‘ β†’ ((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)) ∈ β„‚)
2221addridd 11415 . . . 4 (πœ‘ β†’ (((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)) + 0) = ((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)))
2322adantr 480 . . 3 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ (((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)) + 0) = ((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)))
248, 16, 233eqtrd 2770 . 2 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ ((𝐴 + 𝐡) , (𝐴 + 𝐡)) = ((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)))
25 cphngp 25051 . . . . . 6 (π‘Š ∈ β„‚PreHil β†’ π‘Š ∈ NrmGrp)
26 ngpgrp 24458 . . . . . 6 (π‘Š ∈ NrmGrp β†’ π‘Š ∈ Grp)
274, 25, 263syl 18 . . . . 5 (πœ‘ β†’ π‘Š ∈ Grp)
282, 3, 27, 5, 6grpcld 18874 . . . 4 (πœ‘ β†’ (𝐴 + 𝐡) ∈ 𝑉)
29 cphpyth.n . . . . 5 𝑁 = (normβ€˜π‘Š)
302, 1, 29nmsq 25072 . . . 4 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ (𝐴 + 𝐡) ∈ 𝑉) β†’ ((π‘β€˜(𝐴 + 𝐡))↑2) = ((𝐴 + 𝐡) , (𝐴 + 𝐡)))
314, 28, 30syl2anc 583 . . 3 (πœ‘ β†’ ((π‘β€˜(𝐴 + 𝐡))↑2) = ((𝐴 + 𝐡) , (𝐴 + 𝐡)))
3231adantr 480 . 2 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ ((π‘β€˜(𝐴 + 𝐡))↑2) = ((𝐴 + 𝐡) , (𝐴 + 𝐡)))
332, 1, 29nmsq 25072 . . . . 5 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) β†’ ((π‘β€˜π΄)↑2) = (𝐴 , 𝐴))
344, 5, 33syl2anc 583 . . . 4 (πœ‘ β†’ ((π‘β€˜π΄)↑2) = (𝐴 , 𝐴))
352, 1, 29nmsq 25072 . . . . 5 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝐡 ∈ 𝑉) β†’ ((π‘β€˜π΅)↑2) = (𝐡 , 𝐡))
364, 6, 35syl2anc 583 . . . 4 (πœ‘ β†’ ((π‘β€˜π΅)↑2) = (𝐡 , 𝐡))
3734, 36oveq12d 7422 . . 3 (πœ‘ β†’ (((π‘β€˜π΄)↑2) + ((π‘β€˜π΅)↑2)) = ((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)))
3837adantr 480 . 2 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ (((π‘β€˜π΄)↑2) + ((π‘β€˜π΅)↑2)) = ((𝐴 , 𝐴) + (𝐡 , 𝐡)))
3924, 32, 383eqtr4d 2776 1 ((πœ‘ ∧ (𝐴 , 𝐡) = 0) β†’ ((π‘β€˜(𝐴 + 𝐡))↑2) = (((π‘β€˜π΄)↑2) + ((π‘β€˜π΅)↑2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  β€˜cfv 6536  (class class class)co 7404  β„‚cc 11107  0cc0 11109   + caddc 11112  2c2 12268  β†‘cexp 14029  Basecbs 17150  +gcplusg 17203  Β·π‘–cip 17208  Grpcgrp 18860  normcnm 24435  NrmGrpcngp 24436  β„‚PreHilccph 25044
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7721  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187  ax-addf 11188  ax-mulf 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-tp 4628  df-op 4630  df-uni 4903  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6293  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6488  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-tpos 8209  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8369  df-rdg 8408  df-1o 8464  df-er 8702  df-map 8821  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-sup 9436  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11447  df-neg 11448  df-div 11873  df-nn 12214  df-2 12276  df-3 12277  df-4 12278  df-5 12279  df-6 12280  df-7 12281  df-8 12282  df-9 12283  df-n0 12474  df-z 12560  df-dec 12679  df-uz 12824  df-rp 12978  df-fz 13488  df-seq 13970  df-exp 14030  df-cj 15049  df-re 15050  df-im 15051  df-sqrt 15185  df-abs 15186  df-struct 17086  df-sets 17103  df-slot 17121  df-ndx 17133  df-base 17151  df-ress 17180  df-plusg 17216  df-mulr 17217  df-starv 17218  df-sca 17219  df-vsca 17220  df-ip 17221  df-tset 17222  df-ple 17223  df-ds 17225  df-unif 17226  df-0g 17393  df-mgm 18570  df-sgrp 18649  df-mnd 18665  df-mhm 18710  df-grp 18863  df-minusg 18864  df-subg 19047  df-ghm 19136  df-cmn 19699  df-abl 19700  df-mgp 20037  df-rng 20055  df-ur 20084  df-ring 20137  df-cring 20138  df-oppr 20233  df-dvdsr 20256  df-unit 20257  df-rhm 20371  df-subrg 20468  df-drng 20586  df-staf 20685  df-srng 20686  df-lmod 20705  df-lmhm 20867  df-lvec 20948  df-sra 21018  df-rgmod 21019  df-cnfld 21236  df-phl 21514  df-ngp 24442  df-nlm 24445  df-clm 24940  df-cph 25046
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator