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

Theorem ncvspi 25457
Description: The norm of a vector plus the imaginary scalar product of another. (Contributed by NM, 2-Feb-2007.) (Revised by AV, 8-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
ncvsprp.v 𝑉 = (Base‘𝑊)
ncvsprp.n 𝑁 = (norm‘𝑊)
ncvsprp.s · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
ncvsdif.p + = (+g‘𝑊)
ncvspi.f 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
ncvspi.k 𝐾 = (Base‘𝐹)
Assertion
Ref Expression
ncvspi ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵))) = (𝑁‘(𝐵 + (-i · 𝐴))))

Proof of Theorem ncvspi
StepHypRef Expression
1 elin 3915 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ↔ (𝑊 ∈ NrmVec ∧ 𝑊 ∈ ℂVec))
2 nvcnlm 24995 . . . . . . . . 9 (𝑊 ∈ NrmVec → 𝑊 ∈ NrmMod)
3 nlmngp 24976 . . . . . . . . 9 (𝑊 ∈ NrmMod → 𝑊 ∈ NrmGrp)
42, 3syl 18 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ NrmVec → 𝑊 ∈ NrmGrp)
54adantr 486 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ NrmVec ∧ 𝑊 ∈ ℂVec) → 𝑊 ∈ NrmGrp)
61, 5sylbi 220 . . . . . 6 (𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) → 𝑊 ∈ NrmGrp)
763ad2ant1 1151 . . . . 5 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → 𝑊 ∈ NrmGrp)
8 nvclmod 24997 . . . . . . . . . 10 (𝑊 ∈ NrmVec → 𝑊 ∈ LMod)
9 lmodgrp 21122 . . . . . . . . . 10 (𝑊 ∈ LMod → 𝑊 ∈ Grp)
108, 9syl 18 . . . . . . . . 9 (𝑊 ∈ NrmVec → 𝑊 ∈ Grp)
1110adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝑊 ∈ NrmVec ∧ 𝑊 ∈ ℂVec) → 𝑊 ∈ Grp)
121, 11sylbi 220 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) → 𝑊 ∈ Grp)
13123ad2ant1 1151 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → 𝑊 ∈ Grp)
14 simp2l 1218 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → 𝐴 ∈ 𝑉)
15 id 23 . . . . . . . . . 10 (𝑊 ∈ ℂVec → 𝑊 ∈ ℂVec)
1615cvsclm 25427 . . . . . . . . 9 (𝑊 ∈ ℂVec → 𝑊 ∈ ℂMod)
171, 16simplbiim 514 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) → 𝑊 ∈ ℂMod)
18173ad2ant1 1151 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → 𝑊 ∈ ℂMod)
19 simp3 1156 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → i ∈ 𝐾)
20 simp2r 1219 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → 𝐵 ∈ 𝑉)
21 ncvsprp.v . . . . . . . 8 𝑉 = (Base‘𝑊)
22 ncvspi.f . . . . . . . 8 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
23 ncvsprp.s . . . . . . . 8 · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
24 ncvspi.k . . . . . . . 8 𝐾 = (Base‘𝐹)
2521, 22, 23, 24clmvscl 25389 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ ℂMod ∧ i ∈ 𝐾 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) → (i · 𝐵) ∈ 𝑉)
2618, 19, 20, 25syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (i · 𝐵) ∈ 𝑉)
27 ncvsdif.p . . . . . . 7 + = (+g‘𝑊)
2821, 27grpcl 19132 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ Grp ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ (i · 𝐵) ∈ 𝑉) → (𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ 𝑉)
2913, 14, 26, 28syl3anc 1398 . . . . 5 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ 𝑉)
30 ncvsprp.n . . . . . 6 𝑁 = (norm‘𝑊)
3121, 30nmcl 24915 . . . . 5 ((𝑊 ∈ NrmGrp ∧ (𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ 𝑉) → (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵))) ∈ ℝ)
327, 29, 31syl2anc 596 . . . 4 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵))) ∈ ℝ)
3332recnd 11318 . . 3 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵))) ∈ ℂ)
3433mullidd 11308 . 2 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (1 · (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵)))) = (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵))))
35 ax-icn 11240 . . . . . 6 i ∈ ℂ
3635absnegi 15548 . . . . 5 (abs‘-i) = (abs‘i)
37 absi 15433 . . . . 5 (abs‘i) = 1
3836, 37eqtri 2784 . . . 4 (abs‘-i) = 1
3938oveq1i 7422 . . 3 ((abs‘-i) · (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵)))) = (1 · (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵))))
40 simp1 1154 . . . . 5 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → 𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec))
4122, 24clmneg 25382 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ ℂMod ∧ i ∈ 𝐾) → -i = ((invg‘𝐹)‘i))
4216, 41sylan 592 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ ℂVec ∧ i ∈ 𝐾) → -i = ((invg‘𝐹)‘i))
4322clmfgrp 25372 . . . . . . . . . . . 12 (𝑊 ∈ ℂMod → 𝐹 ∈ Grp)
4416, 43syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝑊 ∈ ℂVec → 𝐹 ∈ Grp)
45 eqid 2761 . . . . . . . . . . . 12 (invg‘𝐹) = (invg‘𝐹)
4624, 45grpinvcl 19178 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ Grp ∧ i ∈ 𝐾) → ((invg‘𝐹)‘i) ∈ 𝐾)
4744, 46sylan 592 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ ℂVec ∧ i ∈ 𝐾) → ((invg‘𝐹)‘i) ∈ 𝐾)
4842, 47eqeltrd 2861 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ ℂVec ∧ i ∈ 𝐾) → -i ∈ 𝐾)
4948ex 418 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ ℂVec → (i ∈ 𝐾 → -i ∈ 𝐾))
501, 49simplbiim 514 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) → (i ∈ 𝐾 → -i ∈ 𝐾))
5150imp 412 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ i ∈ 𝐾) → -i ∈ 𝐾)
52513adant2 1149 . . . . 5 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → -i ∈ 𝐾)
5321, 30, 23, 22, 24ncvsprp 25453 . . . . 5 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ -i ∈ 𝐾 ∧ (𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ 𝑉) → (𝑁‘(-i · (𝐴 + (i · 𝐵)))) = ((abs‘-i) · (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵)))))
5440, 52, 29, 53syl3anc 1398 . . . 4 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (𝑁‘(-i · (𝐴 + (i · 𝐵)))) = ((abs‘-i) · (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵)))))
5521, 22, 23, 24, 27clmvsdi 25393 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ ℂMod ∧ (-i ∈ 𝐾 ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ (i · 𝐵) ∈ 𝑉)) → (-i · (𝐴 + (i · 𝐵))) = ((-i · 𝐴) + (-i · (i · 𝐵))))
5618, 52, 14, 26, 55syl13anc 1399 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (-i · (𝐴 + (i · 𝐵))) = ((-i · 𝐴) + (-i · (i · 𝐵))))
5735, 35mulneg1i 11743 . . . . . . . . . 10 (-i · i) = -(i · i)
58 ixi 11926 . . . . . . . . . . . 12 (i · i) = -1
5958negeqi 11531 . . . . . . . . . . 11 -(i · i) = --1
60 negneg1e1 12290 . . . . . . . . . . 11 --1 = 1
6159, 60eqtri 2784 . . . . . . . . . 10 -(i · i) = 1
6257, 61eqtri 2784 . . . . . . . . 9 (-i · i) = 1
6362oveq1i 7422 . . . . . . . 8 ((-i · i) · 𝐵) = (1 · 𝐵)
6421, 22, 23, 24clmvsass 25390 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ ℂMod ∧ (-i ∈ 𝐾 ∧ i ∈ 𝐾 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → ((-i · i) · 𝐵) = (-i · (i · 𝐵)))
6518, 52, 19, 20, 64syl13anc 1399 . . . . . . . 8 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → ((-i · i) · 𝐵) = (-i · (i · 𝐵)))
66 simpr 490 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) → 𝐵 ∈ 𝑉)
6717, 66anim12i 625 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → (𝑊 ∈ ℂMod ∧ 𝐵 ∈ 𝑉))
68673adant3 1150 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (𝑊 ∈ ℂMod ∧ 𝐵 ∈ 𝑉))
6921, 23clmvs1 25394 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ ℂMod ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) → (1 · 𝐵) = 𝐵)
7068, 69syl 18 . . . . . . . 8 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (1 · 𝐵) = 𝐵)
7163, 65, 703eqtr3a 2820 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (-i · (i · 𝐵)) = 𝐵)
7271oveq2d 7428 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → ((-i · 𝐴) + (-i · (i · 𝐵))) = ((-i · 𝐴) + 𝐵))
73 clmabl 25370 . . . . . . . . . 10 (𝑊 ∈ ℂMod → 𝑊 ∈ Abel)
7416, 73syl 18 . . . . . . . . 9 (𝑊 ∈ ℂVec → 𝑊 ∈ Abel)
751, 74simplbiim 514 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) → 𝑊 ∈ Abel)
76753ad2ant1 1151 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → 𝑊 ∈ Abel)
7721, 22, 23, 24clmvscl 25389 . . . . . . . 8 ((𝑊 ∈ ℂMod ∧ -i ∈ 𝐾 ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) → (-i · 𝐴) ∈ 𝑉)
7818, 52, 14, 77syl3anc 1398 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (-i · 𝐴) ∈ 𝑉)
7921, 27ablcom 19993 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ Abel ∧ (-i · 𝐴) ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) → ((-i · 𝐴) + 𝐵) = (𝐵 + (-i · 𝐴)))
8076, 78, 20, 79syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → ((-i · 𝐴) + 𝐵) = (𝐵 + (-i · 𝐴)))
8156, 72, 803eqtrd 2800 . . . . 5 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (-i · (𝐴 + (i · 𝐵))) = (𝐵 + (-i · 𝐴)))
8281fveq2d 6881 . . . 4 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (𝑁‘(-i · (𝐴 + (i · 𝐵)))) = (𝑁‘(𝐵 + (-i · 𝐴))))
8354, 82eqtr3d 2798 . . 3 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → ((abs‘-i) · (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵)))) = (𝑁‘(𝐵 + (-i · 𝐴))))
8439, 83eqtr3id 2810 . 2 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (1 · (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵)))) = (𝑁‘(𝐵 + (-i · 𝐴))))
8534, 84eqtr3d 2798 1 ((𝑊 ∈ (NrmVec ∩ ℂVec) ∧ (𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) ∧ i ∈ 𝐾) → (𝑁‘(𝐴 + (i · 𝐵))) = (𝑁‘(𝐵 + (-i · 𝐴))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ∩ cin 3898  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  ℝcr 11180  1c1 11182  ici 11183   · cmul 11186  -cneg 11523  abscabs 15381  Basecbs 17367  +gcplusg 17408  Scalarcsca 17411   ·𝑠 cvsca 17412  Grpcgrp 19124  invgcminusg 19125  Abelcabl 19975  LModclmod 21115  normcnm 24875  NrmGrpcngp 24876  NrmModcnlm 24879  NrmVeccnvc 24880  ℂModcclm 25363  ℂVecccvs 25424
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258  ax-pre-sup 11259  ax-addf 11260  ax-mulf 11261
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-er 8701  df-map 8833  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-sup 9418  df-inf 9419  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-div 11955  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-n0 12588  df-z 12675  df-dec 12796  df-uz 12947  df-q 13057  df-rp 13102  df-xneg 13222  df-xadd 13223  df-xmul 13224  df-fz 13621  df-seq 14125  df-exp 14185  df-cj 15246  df-re 15247  df-im 15248  df-sqrt 15382  df-abs 15383  df-struct 17305  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-mulr 17422  df-starv 17423  df-tset 17427  df-ple 17428  df-ds 17430  df-unif 17431  df-0g 17592  df-topgen 17594  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-grp 19127  df-minusg 19128  df-subg 19313  df-cmn 19976  df-abl 19977  df-mgp 20341  df-ur 20388  df-ring 20441  df-cring 20442  df-subrg 20802  df-lmod 21117  df-psmet 21650  df-xmet 21651  df-met 21652  df-bl 21653  df-mopn 21654  df-cnfld 21659  df-top 23192  df-topon 23209  df-topsp 23231  df-bases 23244  df-xms 24619  df-ms 24620  df-nm 24881  df-ngp 24882  df-nlm 24885  df-nvc 24886  df-clm 25364  df-cvs 25425
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator