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Theorem nmbdfnlbi 32252
Description: A lower bound for the norm of a bounded linear functional. (Contributed by NM, 25-Apr-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
nmbdfnlb.1 (𝑇 ∈ LinFn ∧ (normfn𝑇) ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
nmbdfnlbi (𝐴 ∈ ℋ → (abs‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normfn𝑇) · (norm𝐴)))

Proof of Theorem nmbdfnlbi
StepHypRef Expression
1 fveq2 6867 . . . . . 6 (𝐴 = 0 → (𝑇𝐴) = (𝑇‘0))
2 nmbdfnlb.1 . . . . . . . 8 (𝑇 ∈ LinFn ∧ (normfn𝑇) ∈ ℝ)
32simpli 487 . . . . . . 7 𝑇 ∈ LinFn
43lnfn0i 32245 . . . . . 6 (𝑇‘0) = 0
51, 4eqtrdi 2813 . . . . 5 (𝐴 = 0 → (𝑇𝐴) = 0)
65abs00bd 15318 . . . 4 (𝐴 = 0 → (abs‘(𝑇𝐴)) = 0)
7 0le0 12319 . . . . 5 0 ≤ 0
8 fveq2 6867 . . . . . . . 8 (𝐴 = 0 → (norm𝐴) = (norm‘0))
9 norm0 31331 . . . . . . . 8 (norm‘0) = 0
108, 9eqtrdi 2813 . . . . . . 7 (𝐴 = 0 → (norm𝐴) = 0)
1110oveq2d 7412 . . . . . 6 (𝐴 = 0 → ((normfn𝑇) · (norm𝐴)) = ((normfn𝑇) · 0))
122simpri 489 . . . . . . . 8 (normfn𝑇) ∈ ℝ
1312recni 11196 . . . . . . 7 (normfn𝑇) ∈ ℂ
1413mul01i 11373 . . . . . 6 ((normfn𝑇) · 0) = 0
1511, 14eqtr2di 2814 . . . . 5 (𝐴 = 0 → 0 = ((normfn𝑇) · (norm𝐴)))
167, 15breqtrid 5137 . . . 4 (𝐴 = 0 → 0 ≤ ((normfn𝑇) · (norm𝐴)))
176, 16eqbrtrd 5122 . . 3 (𝐴 = 0 → (abs‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normfn𝑇) · (norm𝐴)))
1817adantl 485 . 2 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 = 0) → (abs‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normfn𝑇) · (norm𝐴)))
193lnfnfi 32244 . . . . . . . . . 10 𝑇: ℋ⟶ℂ
2019ffvelcdmi 7064 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℋ → (𝑇𝐴) ∈ ℂ)
2120abscld 15466 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℋ → (abs‘(𝑇𝐴)) ∈ ℝ)
2221adantr 484 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (abs‘(𝑇𝐴)) ∈ ℝ)
2322recnd 11210 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (abs‘(𝑇𝐴)) ∈ ℂ)
24 normcl 31328 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℋ → (norm𝐴) ∈ ℝ)
2524adantr 484 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm𝐴) ∈ ℝ)
2625recnd 11210 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm𝐴) ∈ ℂ)
27 normne0 31333 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℋ → ((norm𝐴) ≠ 0 ↔ 𝐴 ≠ 0))
2827biimpar 481 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm𝐴) ≠ 0)
2923, 26, 28divrec2d 11971 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((abs‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) = ((1 / (norm𝐴)) · (abs‘(𝑇𝐴))))
3025, 28rereccld 12018 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (1 / (norm𝐴)) ∈ ℝ)
3130recnd 11210 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (1 / (norm𝐴)) ∈ ℂ)
32 simpl 486 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 𝐴 ∈ ℋ)
333lnfnmuli 32247 . . . . . . . 8 (((1 / (norm𝐴)) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → (𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) = ((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴)))
3431, 32, 33syl2anc 593 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) = ((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴)))
3534fveq2d 6871 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (abs‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))) = (abs‘((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴))))
3620adantr 484 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝑇𝐴) ∈ ℂ)
3731, 36absmuld 15484 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (abs‘((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴))) = ((abs‘(1 / (norm𝐴))) · (abs‘(𝑇𝐴))))
38 normgt0 31330 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∈ ℋ → (𝐴 ≠ 0 ↔ 0 < (norm𝐴)))
3938biimpa 480 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 0 < (norm𝐴))
4025, 39recgt0d 12126 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 0 < (1 / (norm𝐴)))
41 0re 11183 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℝ
42 ltle 11271 . . . . . . . . . 10 ((0 ∈ ℝ ∧ (1 / (norm𝐴)) ∈ ℝ) → (0 < (1 / (norm𝐴)) → 0 ≤ (1 / (norm𝐴))))
4341, 42mpan 700 . . . . . . . . 9 ((1 / (norm𝐴)) ∈ ℝ → (0 < (1 / (norm𝐴)) → 0 ≤ (1 / (norm𝐴))))
4430, 40, 43sylc 65 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 0 ≤ (1 / (norm𝐴)))
4530, 44absidd 15450 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (abs‘(1 / (norm𝐴))) = (1 / (norm𝐴)))
4645oveq1d 7411 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((abs‘(1 / (norm𝐴))) · (abs‘(𝑇𝐴))) = ((1 / (norm𝐴)) · (abs‘(𝑇𝐴))))
4735, 37, 463eqtrrd 2802 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((1 / (norm𝐴)) · (abs‘(𝑇𝐴))) = (abs‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))))
4829, 47eqtrd 2797 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((abs‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) = (abs‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))))
49 hvmulcl 31216 . . . . . 6 (((1 / (norm𝐴)) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → ((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ)
5031, 32, 49syl2anc 593 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ)
51 normcl 31328 . . . . . . 7 (((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ∈ ℝ)
5250, 51syl 17 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ∈ ℝ)
53 norm1 31452 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) = 1)
54 eqle 11285 . . . . . 6 (((norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ∈ ℝ ∧ (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) = 1) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ≤ 1)
5552, 53, 54syl2anc 593 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ≤ 1)
56 nmfnlb 32127 . . . . . 6 ((𝑇: ℋ⟶ℂ ∧ ((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ ∧ (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ≤ 1) → (abs‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))) ≤ (normfn𝑇))
5719, 56mp3an1 1469 . . . . 5 ((((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ ∧ (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ≤ 1) → (abs‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))) ≤ (normfn𝑇))
5850, 55, 57syl2anc 593 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (abs‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))) ≤ (normfn𝑇))
5948, 58eqbrtrd 5122 . . 3 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((abs‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) ≤ (normfn𝑇))
6012a1i 11 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (normfn𝑇) ∈ ℝ)
61 ledivmul2 12071 . . . 4 (((abs‘(𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ (normfn𝑇) ∈ ℝ ∧ ((norm𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (norm𝐴))) → (((abs‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) ≤ (normfn𝑇) ↔ (abs‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normfn𝑇) · (norm𝐴))))
6222, 60, 25, 39, 61syl112anc 1393 . . 3 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (((abs‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) ≤ (normfn𝑇) ↔ (abs‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normfn𝑇) · (norm𝐴))))
6359, 62mpbid 234 . 2 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (abs‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normfn𝑇) · (norm𝐴)))
6418, 63pm2.61dane 3044 1 (𝐴 ∈ ℋ → (abs‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normfn𝑇) · (norm𝐴)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 208  wa 399   = wceq 1560  wcel 2142  wne 2957   class class class wbr 5100  wf 6517  cfv 6521  (class class class)co 7396  cc 11071  cr 11072  0cc0 11073  1c1 11074   · cmul 11078   < clt 11216  cle 11217   / cdiv 11844  abscabs 15261  chba 31122   · csm 31124  normcno 31126  0c0v 31127  normfncnmf 31154  LinFnclf 31157
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1815  ax-4 1829  ax-5 1930  ax-6 1987  ax-7 2028  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5322  ax-pr 5390  ax-un 7718  ax-cnex 11129  ax-resscn 11130  ax-1cn 11131  ax-icn 11132  ax-addcl 11133  ax-addrcl 11134  ax-mulcl 11135  ax-mulrcl 11136  ax-mulcom 11137  ax-addass 11138  ax-mulass 11139  ax-distr 11140  ax-i2m1 11141  ax-1ne0 11142  ax-1rid 11143  ax-rnegex 11144  ax-rrecex 11145  ax-cnre 11146  ax-pre-lttri 11147  ax-pre-lttrn 11148  ax-pre-ltadd 11149  ax-pre-mulgt0 11150  ax-pre-sup 11151  ax-hilex 31202  ax-hv0cl 31206  ax-hvaddid 31207  ax-hfvmul 31208  ax-hvmulid 31209  ax-hvmul0 31213  ax-hfi 31282  ax-his1 31285  ax-his3 31287  ax-his4 31288
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1099  df-3an 1100  df-tru 1563  df-fal 1573  df-ex 1800  df-nf 1804  df-sb 2091  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3456  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6288  df-ord 6349  df-on 6350  df-lim 6351  df-suc 6352  df-iota 6477  df-fun 6523  df-fn 6524  df-f 6525  df-f1 6526  df-fo 6527  df-f1o 6528  df-fv 6529  df-riota 7353  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-om 7847  df-2nd 7971  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8381  df-er 8678  df-map 8810  df-en 8928  df-dom 8929  df-sdom 8930  df-sup 9388  df-pnf 11218  df-mnf 11219  df-xr 11220  df-ltxr 11221  df-le 11222  df-sub 11416  df-neg 11417  df-div 11845  df-nn 12211  df-2 12280  df-3 12281  df-n0 12482  df-z 12569  df-uz 12840  df-rp 12994  df-seq 14015  df-exp 14075  df-cj 15126  df-re 15127  df-im 15128  df-sqrt 15262  df-abs 15263  df-hnorm 31171  df-nmfn 32048  df-lnfn 32051
This theorem is referenced by:  nmbdfnlb  32253
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