MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ncvs1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ncvs1 23688
Description: From any nonzero vector of a normed subcomplex vector space, construct a collinear vector whose norm is one. (Contributed by NM, 6-Dec-2007.) (Revised by AV, 8-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
ncvs1.x 𝑋 = (Base‘𝐺)
ncvs1.n 𝑁 = (norm‘𝐺)
ncvs1.z 0 = (0g𝐺)
ncvs1.s · = ( ·𝑠𝐺)
ncvs1.f 𝐹 = (Scalar‘𝐺)
ncvs1.k 𝐾 = (Base‘𝐹)
Assertion
Ref Expression
ncvs1 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (𝑁‘((1 / (𝑁𝐴)) · 𝐴)) = 1)

Proof of Theorem ncvs1
StepHypRef Expression
1 simp1 1128 . . 3 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → 𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec))
2 simp3 1130 . . . 4 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾)
3 elin 4166 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ↔ (𝐺 ∈ NrmVec ∧ 𝐺 ∈ ℂVec))
4 nvcnlm 23232 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ NrmVec → 𝐺 ∈ NrmMod)
5 nlmngp 23213 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ NrmMod → 𝐺 ∈ NrmGrp)
64, 5syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ NrmVec → 𝐺 ∈ NrmGrp)
76adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ NrmVec ∧ 𝐺 ∈ ℂVec) → 𝐺 ∈ NrmGrp)
83, 7sylbi 218 . . . . . . . 8 (𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) → 𝐺 ∈ NrmGrp)
9 simpl 483 . . . . . . . 8 ((𝐴𝑋𝐴0 ) → 𝐴𝑋)
108, 9anim12i 612 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → (𝐺 ∈ NrmGrp ∧ 𝐴𝑋))
11 ncvs1.x . . . . . . . 8 𝑋 = (Base‘𝐺)
12 ncvs1.n . . . . . . . 8 𝑁 = (norm‘𝐺)
1311, 12nmcl 23152 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ NrmGrp ∧ 𝐴𝑋) → (𝑁𝐴) ∈ ℝ)
1410, 13syl 17 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → (𝑁𝐴) ∈ ℝ)
15 ncvs1.z . . . . . . . . . . . 12 0 = (0g𝐺)
1611, 12, 15nmeq0 23154 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ NrmGrp ∧ 𝐴𝑋) → ((𝑁𝐴) = 0 ↔ 𝐴 = 0 ))
1716bicomd 224 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ NrmGrp ∧ 𝐴𝑋) → (𝐴 = 0 ↔ (𝑁𝐴) = 0))
188, 17sylan 580 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ 𝐴𝑋) → (𝐴 = 0 ↔ (𝑁𝐴) = 0))
1918necon3bid 3057 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ 𝐴𝑋) → (𝐴0 ↔ (𝑁𝐴) ≠ 0))
2019biimpd 230 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ 𝐴𝑋) → (𝐴0 → (𝑁𝐴) ≠ 0))
2120impr 455 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → (𝑁𝐴) ≠ 0)
2214, 21rereccld 11455 . . . . 5 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → (1 / (𝑁𝐴)) ∈ ℝ)
23223adant3 1124 . . . 4 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (1 / (𝑁𝐴)) ∈ ℝ)
242, 23elind 4168 . . 3 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (1 / (𝑁𝐴)) ∈ (𝐾 ∩ ℝ))
25 1re 10629 . . . . . . . 8 1 ∈ ℝ
26 0le1 11151 . . . . . . . 8 0 ≤ 1
2725, 26pm3.2i 471 . . . . . . 7 (1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 1)
2827a1i 11 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → (1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 1))
29 simprr 769 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → 𝐴0 )
3011, 12, 15nmgt0 23166 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ NrmGrp ∧ 𝐴𝑋) → (𝐴0 ↔ 0 < (𝑁𝐴)))
3110, 30syl 17 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → (𝐴0 ↔ 0 < (𝑁𝐴)))
3229, 31mpbid 233 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → 0 < (𝑁𝐴))
3328, 14, 32jca32 516 . . . . 5 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 )) → ((1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 1) ∧ ((𝑁𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝑁𝐴))))
34333adant3 1124 . . . 4 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → ((1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 1) ∧ ((𝑁𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝑁𝐴))))
35 divge0 11497 . . . 4 (((1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 1) ∧ ((𝑁𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝑁𝐴))) → 0 ≤ (1 / (𝑁𝐴)))
3634, 35syl 17 . . 3 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → 0 ≤ (1 / (𝑁𝐴)))
37 simp2l 1191 . . 3 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → 𝐴𝑋)
38 ncvs1.s . . . 4 · = ( ·𝑠𝐺)
39 ncvs1.f . . . 4 𝐹 = (Scalar‘𝐺)
40 ncvs1.k . . . 4 𝐾 = (Base‘𝐹)
4111, 12, 38, 39, 40ncvsge0 23684 . . 3 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ ((1 / (𝑁𝐴)) ∈ (𝐾 ∩ ℝ) ∧ 0 ≤ (1 / (𝑁𝐴))) ∧ 𝐴𝑋) → (𝑁‘((1 / (𝑁𝐴)) · 𝐴)) = ((1 / (𝑁𝐴)) · (𝑁𝐴)))
421, 24, 36, 37, 41syl121anc 1367 . 2 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (𝑁‘((1 / (𝑁𝐴)) · 𝐴)) = ((1 / (𝑁𝐴)) · (𝑁𝐴)))
43103adant3 1124 . . . . 5 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (𝐺 ∈ NrmGrp ∧ 𝐴𝑋))
4443, 13syl 17 . . . 4 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (𝑁𝐴) ∈ ℝ)
4544recnd 10657 . . 3 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (𝑁𝐴) ∈ ℂ)
46213adant3 1124 . . 3 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (𝑁𝐴) ≠ 0)
4745, 46recid2d 11400 . 2 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → ((1 / (𝑁𝐴)) · (𝑁𝐴)) = 1)
4842, 47eqtrd 2853 1 ((𝐺 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴𝑋𝐴0 ) ∧ (1 / (𝑁𝐴)) ∈ 𝐾) → (𝑁‘((1 / (𝑁𝐴)) · 𝐴)) = 1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 207  wa 396  w3a 1079   = wceq 1528  wcel 2105  wne 3013  cin 3932   class class class wbr 5057  cfv 6348  (class class class)co 7145  cr 10524  0cc0 10525  1c1 10526   · cmul 10530   < clt 10663  cle 10664   / cdiv 11285  Basecbs 16471  Scalarcsca 16556   ·𝑠 cvsca 16557  0gc0g 16701  normcnm 23113  NrmGrpcngp 23114  NrmModcnlm 23117  NrmVeccnvc 23118  ℂVecccvs 23654
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1787  ax-4 1801  ax-5 1902  ax-6 1961  ax-7 2006  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2151  ax-12 2167  ax-ext 2790  ax-sep 5194  ax-nul 5201  ax-pow 5257  ax-pr 5320  ax-un 7450  ax-cnex 10581  ax-resscn 10582  ax-1cn 10583  ax-icn 10584  ax-addcl 10585  ax-addrcl 10586  ax-mulcl 10587  ax-mulrcl 10588  ax-mulcom 10589  ax-addass 10590  ax-mulass 10591  ax-distr 10592  ax-i2m1 10593  ax-1ne0 10594  ax-1rid 10595  ax-rnegex 10596  ax-rrecex 10597  ax-cnre 10598  ax-pre-lttri 10599  ax-pre-lttrn 10600  ax-pre-ltadd 10601  ax-pre-mulgt0 10602  ax-pre-sup 10603  ax-addf 10604  ax-mulf 10605
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 842  df-3or 1080  df-3an 1081  df-tru 1531  df-ex 1772  df-nf 1776  df-sb 2061  df-mo 2615  df-eu 2647  df-clab 2797  df-cleq 2811  df-clel 2890  df-nfc 2960  df-ne 3014  df-nel 3121  df-ral 3140  df-rex 3141  df-reu 3142  df-rmo 3143  df-rab 3144  df-v 3494  df-sbc 3770  df-csb 3881  df-dif 3936  df-un 3938  df-in 3940  df-ss 3949  df-pss 3951  df-nul 4289  df-if 4464  df-pw 4537  df-sn 4558  df-pr 4560  df-tp 4562  df-op 4564  df-uni 4831  df-int 4868  df-iun 4912  df-br 5058  df-opab 5120  df-mpt 5138  df-tr 5164  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-riota 7103  df-ov 7148  df-oprab 7149  df-mpo 7150  df-om 7570  df-1st 7678  df-2nd 7679  df-wrecs 7936  df-recs 7997  df-rdg 8035  df-1o 8091  df-oadd 8095  df-er 8278  df-map 8397  df-en 8498  df-dom 8499  df-sdom 8500  df-fin 8501  df-sup 8894  df-inf 8895  df-pnf 10665  df-mnf 10666  df-xr 10667  df-ltxr 10668  df-le 10669  df-sub 10860  df-neg 10861  df-div 11286  df-nn 11627  df-2 11688  df-3 11689  df-4 11690  df-5 11691  df-6 11692  df-7 11693  df-8 11694  df-9 11695  df-n0 11886  df-z 11970  df-dec 12087  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xneg 12495  df-xadd 12496  df-xmul 12497  df-fz 12881  df-seq 13358  df-exp 13418  df-cj 14446  df-re 14447  df-im 14448  df-sqrt 14582  df-abs 14583  df-struct 16473  df-ndx 16474  df-slot 16475  df-base 16477  df-sets 16478  df-ress 16479  df-plusg 16566  df-mulr 16567  df-starv 16568  df-tset 16572  df-ple 16573  df-ds 16575  df-unif 16576  df-0g 16703  df-topgen 16705  df-mgm 17840  df-sgrp 17889  df-mnd 17900  df-grp 18044  df-subg 18214  df-cmn 18837  df-mgp 19169  df-ring 19228  df-cring 19229  df-subrg 19462  df-psmet 20465  df-xmet 20466  df-met 20467  df-bl 20468  df-mopn 20469  df-cnfld 20474  df-top 21430  df-topon 21447  df-topsp 21469  df-bases 21482  df-xms 22857  df-ms 22858  df-nm 23119  df-ngp 23120  df-nlm 23123  df-nvc 23124  df-clm 23594  df-cvs 23655
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator