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

Theorem ipcau 25110
Description: The Cauchy-Schwarz inequality for a subcomplex pre-Hilbert space. Part of Lemma 3.2-1(a) of [Kreyszig] p. 137. This is Metamath 100 proof #78. (Contributed by NM, 12-Jan-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 11-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ipcau.v 𝑉 = (Baseβ€˜π‘Š)
ipcau.h , = (Β·π‘–β€˜π‘Š)
ipcau.n 𝑁 = (normβ€˜π‘Š)
Assertion
Ref Expression
ipcau ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (absβ€˜(𝑋 , π‘Œ)) ≀ ((π‘β€˜π‘‹) Β· (π‘β€˜π‘Œ)))

Proof of Theorem ipcau
Dummy variable π‘₯ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2724 . . 3 (toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š) = (toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š)
2 ipcau.v . . 3 𝑉 = (Baseβ€˜π‘Š)
3 eqid 2724 . . 3 (Scalarβ€˜π‘Š) = (Scalarβ€˜π‘Š)
4 simp1 1133 . . . 4 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ π‘Š ∈ β„‚PreHil)
5 cphphl 25043 . . . 4 (π‘Š ∈ β„‚PreHil β†’ π‘Š ∈ PreHil)
64, 5syl 17 . . 3 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ π‘Š ∈ PreHil)
7 eqid 2724 . . . . 5 (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘Š)) = (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘Š))
83, 7cphsca 25051 . . . 4 (π‘Š ∈ β„‚PreHil β†’ (Scalarβ€˜π‘Š) = (β„‚fld β†Ύs (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘Š))))
94, 8syl 17 . . 3 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (Scalarβ€˜π‘Š) = (β„‚fld β†Ύs (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘Š))))
10 ipcau.h . . 3 , = (Β·π‘–β€˜π‘Š)
113, 7cphsqrtcl 25056 . . . 4 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘Š)) ∧ π‘₯ ∈ ℝ ∧ 0 ≀ π‘₯)) β†’ (βˆšβ€˜π‘₯) ∈ (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘Š)))
124, 11sylan 579 . . 3 (((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘Š)) ∧ π‘₯ ∈ ℝ ∧ 0 ≀ π‘₯)) β†’ (βˆšβ€˜π‘₯) ∈ (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘Š)))
132, 10ipge0 25070 . . . 4 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ 0 ≀ (π‘₯ , π‘₯))
144, 13sylan 579 . . 3 (((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ 0 ≀ (π‘₯ , π‘₯))
15 eqid 2724 . . 3 (normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š)) = (normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š))
16 eqid 2724 . . 3 ((π‘Œ , 𝑋) / (π‘Œ , π‘Œ)) = ((π‘Œ , 𝑋) / (π‘Œ , π‘Œ))
17 simp2 1134 . . 3 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ 𝑋 ∈ 𝑉)
18 simp3 1135 . . 3 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ π‘Œ ∈ 𝑉)
191, 2, 3, 6, 9, 10, 12, 14, 7, 15, 16, 17, 18ipcau2 25106 . 2 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (absβ€˜(𝑋 , π‘Œ)) ≀ (((normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š))β€˜π‘‹) Β· ((normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š))β€˜π‘Œ)))
20 ipcau.n . . . . . 6 𝑁 = (normβ€˜π‘Š)
211, 20cphtcphnm 25102 . . . . 5 (π‘Š ∈ β„‚PreHil β†’ 𝑁 = (normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š)))
224, 21syl 17 . . . 4 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ 𝑁 = (normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š)))
2322fveq1d 6884 . . 3 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (π‘β€˜π‘‹) = ((normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š))β€˜π‘‹))
2422fveq1d 6884 . . 3 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (π‘β€˜π‘Œ) = ((normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š))β€˜π‘Œ))
2523, 24oveq12d 7420 . 2 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ ((π‘β€˜π‘‹) Β· (π‘β€˜π‘Œ)) = (((normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š))β€˜π‘‹) Β· ((normβ€˜(toβ„‚PreHilβ€˜π‘Š))β€˜π‘Œ)))
2619, 25breqtrrd 5167 1 ((π‘Š ∈ β„‚PreHil ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (absβ€˜(𝑋 , π‘Œ)) ≀ ((π‘β€˜π‘‹) Β· (π‘β€˜π‘Œ)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   class class class wbr 5139  β€˜cfv 6534  (class class class)co 7402  β„cr 11106  0cc0 11107   Β· cmul 11112   ≀ cle 11248   / cdiv 11870  βˆšcsqrt 15182  abscabs 15183  Basecbs 17149   β†Ύs cress 17178  Scalarcsca 17205  Β·π‘–cip 17207  β„‚fldccnfld 21234  PreHilcphl 21506  normcnm 24429  β„‚PreHilccph 25038  toβ„‚PreHilctcph 25039
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 2695  ax-rep 5276  ax-sep 5290  ax-nul 5297  ax-pow 5354  ax-pr 5418  ax-un 7719  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184  ax-pre-sup 11185  ax-addf 11186  ax-mulf 11187
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 2526  df-eu 2555  df-clab 2702  df-cleq 2716  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2933  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3063  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3425  df-v 3468  df-sbc 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3960  df-nul 4316  df-if 4522  df-pw 4597  df-sn 4622  df-pr 4624  df-tp 4626  df-op 4628  df-uni 4901  df-iun 4990  df-br 5140  df-opab 5202  df-mpt 5223  df-tr 5257  df-id 5565  df-eprel 5571  df-po 5579  df-so 5580  df-fr 5622  df-we 5624  df-xp 5673  df-rel 5674  df-cnv 5675  df-co 5676  df-dm 5677  df-rn 5678  df-res 5679  df-ima 5680  df-pred 6291  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6486  df-fun 6536  df-fn 6537  df-f 6538  df-f1 6539  df-fo 6540  df-f1o 6541  df-fv 6542  df-riota 7358  df-ov 7405  df-oprab 7406  df-mpo 7407  df-om 7850  df-1st 7969  df-2nd 7970  df-tpos 8207  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8700  df-map 8819  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-fin 8940  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-5 12277  df-6 12278  df-7 12279  df-8 12280  df-9 12281  df-n0 12472  df-z 12558  df-dec 12677  df-uz 12822  df-q 12932  df-rp 12976  df-xneg 13093  df-xadd 13094  df-xmul 13095  df-ico 13331  df-fz 13486  df-seq 13968  df-exp 14029  df-cj 15048  df-re 15049  df-im 15050  df-sqrt 15184  df-abs 15185  df-struct 17085  df-sets 17102  df-slot 17120  df-ndx 17132  df-base 17150  df-ress 17179  df-plusg 17215  df-mulr 17216  df-starv 17217  df-sca 17218  df-vsca 17219  df-ip 17220  df-tset 17221  df-ple 17222  df-ds 17224  df-unif 17225  df-0g 17392  df-topgen 17394  df-mgm 18569  df-sgrp 18648  df-mnd 18664  df-mhm 18709  df-grp 18862  df-minusg 18863  df-sbg 18864  df-subg 19046  df-ghm 19135  df-cmn 19698  df-abl 19699  df-mgp 20036  df-rng 20054  df-ur 20083  df-ring 20136  df-cring 20137  df-oppr 20232  df-dvdsr 20255  df-unit 20256  df-invr 20286  df-dvr 20299  df-rhm 20370  df-subrng 20442  df-subrg 20467  df-drng 20585  df-staf 20684  df-srng 20685  df-lmod 20704  df-lmhm 20866  df-lvec 20947  df-sra 21017  df-rgmod 21018  df-psmet 21226  df-xmet 21227  df-met 21228  df-bl 21229  df-mopn 21230  df-cnfld 21235  df-phl 21508  df-top 22740  df-topon 22757  df-topsp 22779  df-bases 22793  df-xms 24170  df-ms 24171  df-nm 24435  df-ngp 24436  df-tng 24437  df-nlm 24439  df-clm 24934  df-cph 25040  df-tcph 25041
This theorem is referenced by:  ipcnlem2  25116
  Copyright terms: Public domain W3C validator