HSE Home Hilbert Space Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  nmbdoplbi Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem nmbdoplbi 32099
Description: A lower bound for the norm of a bounded linear operator. (Contributed by NM, 14-Feb-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
nmbdoplb.1 𝑇 ∈ BndLinOp
Assertion
Ref Expression
nmbdoplbi (𝐴 ∈ ℋ → (norm‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normop𝑇) · (norm𝐴)))

Proof of Theorem nmbdoplbi
StepHypRef Expression
1 fveq2 6834 . . . 4 (𝐴 = 0 → (𝑇𝐴) = (𝑇‘0))
21fveq2d 6838 . . 3 (𝐴 = 0 → (norm‘(𝑇𝐴)) = (norm‘(𝑇‘0)))
3 fveq2 6834 . . . 4 (𝐴 = 0 → (norm𝐴) = (norm‘0))
43oveq2d 7374 . . 3 (𝐴 = 0 → ((normop𝑇) · (norm𝐴)) = ((normop𝑇) · (norm‘0)))
52, 4breq12d 5111 . 2 (𝐴 = 0 → ((norm‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normop𝑇) · (norm𝐴)) ↔ (norm‘(𝑇‘0)) ≤ ((normop𝑇) · (norm‘0))))
6 nmbdoplb.1 . . . . . . . . . . . 12 𝑇 ∈ BndLinOp
7 bdopln 31936 . . . . . . . . . . . 12 (𝑇 ∈ BndLinOp → 𝑇 ∈ LinOp)
86, 7ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 𝑇 ∈ LinOp
98lnopfi 32044 . . . . . . . . . 10 𝑇: ℋ⟶ ℋ
109ffvelcdmi 7028 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℋ → (𝑇𝐴) ∈ ℋ)
11 normcl 31200 . . . . . . . . 9 ((𝑇𝐴) ∈ ℋ → (norm‘(𝑇𝐴)) ∈ ℝ)
1210, 11syl 17 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℋ → (norm‘(𝑇𝐴)) ∈ ℝ)
1312adantr 480 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘(𝑇𝐴)) ∈ ℝ)
1413recnd 11160 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘(𝑇𝐴)) ∈ ℂ)
15 normcl 31200 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℋ → (norm𝐴) ∈ ℝ)
1615adantr 480 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm𝐴) ∈ ℝ)
1716recnd 11160 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm𝐴) ∈ ℂ)
18 normne0 31205 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℋ → ((norm𝐴) ≠ 0 ↔ 𝐴 ≠ 0))
1918biimpar 477 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm𝐴) ≠ 0)
2014, 17, 19divrec2d 11921 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((norm‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) = ((1 / (norm𝐴)) · (norm‘(𝑇𝐴))))
2116, 19rereccld 11968 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (1 / (norm𝐴)) ∈ ℝ)
2221recnd 11160 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (1 / (norm𝐴)) ∈ ℂ)
23 simpl 482 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 𝐴 ∈ ℋ)
248lnopmuli 32047 . . . . . . . 8 (((1 / (norm𝐴)) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → (𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) = ((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴)))
2522, 23, 24syl2anc 584 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) = ((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴)))
2625fveq2d 6838 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))) = (norm‘((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴))))
2710adantr 480 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝑇𝐴) ∈ ℋ)
28 norm-iii 31215 . . . . . . 7 (((1 / (norm𝐴)) ∈ ℂ ∧ (𝑇𝐴) ∈ ℋ) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴))) = ((abs‘(1 / (norm𝐴))) · (norm‘(𝑇𝐴))))
2922, 27, 28syl2anc 584 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · (𝑇𝐴))) = ((abs‘(1 / (norm𝐴))) · (norm‘(𝑇𝐴))))
30 normgt0 31202 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∈ ℋ → (𝐴 ≠ 0 ↔ 0 < (norm𝐴)))
3130biimpa 476 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 0 < (norm𝐴))
3216, 31recgt0d 12076 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 0 < (1 / (norm𝐴)))
33 0re 11134 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℝ
34 ltle 11221 . . . . . . . . . 10 ((0 ∈ ℝ ∧ (1 / (norm𝐴)) ∈ ℝ) → (0 < (1 / (norm𝐴)) → 0 ≤ (1 / (norm𝐴))))
3533, 34mpan 690 . . . . . . . . 9 ((1 / (norm𝐴)) ∈ ℝ → (0 < (1 / (norm𝐴)) → 0 ≤ (1 / (norm𝐴))))
3621, 32, 35sylc 65 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 0 ≤ (1 / (norm𝐴)))
3721, 36absidd 15346 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (abs‘(1 / (norm𝐴))) = (1 / (norm𝐴)))
3837oveq1d 7373 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((abs‘(1 / (norm𝐴))) · (norm‘(𝑇𝐴))) = ((1 / (norm𝐴)) · (norm‘(𝑇𝐴))))
3926, 29, 383eqtrrd 2776 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((1 / (norm𝐴)) · (norm‘(𝑇𝐴))) = (norm‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))))
4020, 39eqtrd 2771 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((norm‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) = (norm‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))))
41 hvmulcl 31088 . . . . . 6 (((1 / (norm𝐴)) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → ((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ)
4222, 23, 41syl2anc 584 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ)
43 normcl 31200 . . . . . . 7 (((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ∈ ℝ)
4442, 43syl 17 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ∈ ℝ)
45 norm1 31324 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) = 1)
46 eqle 11235 . . . . . 6 (((norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ∈ ℝ ∧ (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) = 1) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ≤ 1)
4744, 45, 46syl2anc 584 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ≤ 1)
48 nmoplb 31982 . . . . . 6 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ ((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ ∧ (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ≤ 1) → (norm‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))) ≤ (normop𝑇))
499, 48mp3an1 1450 . . . . 5 ((((1 / (norm𝐴)) · 𝐴) ∈ ℋ ∧ (norm‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴)) ≤ 1) → (norm‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))) ≤ (normop𝑇))
5042, 47, 49syl2anc 584 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘(𝑇‘((1 / (norm𝐴)) · 𝐴))) ≤ (normop𝑇))
5140, 50eqbrtrd 5120 . . 3 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((norm‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) ≤ (normop𝑇))
52 nmopre 31945 . . . . . 6 (𝑇 ∈ BndLinOp → (normop𝑇) ∈ ℝ)
536, 52ax-mp 5 . . . . 5 (normop𝑇) ∈ ℝ
5453a1i 11 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (normop𝑇) ∈ ℝ)
55 ledivmul2 12021 . . . 4 (((norm‘(𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ (normop𝑇) ∈ ℝ ∧ ((norm𝐴) ∈ ℝ ∧ 0 < (norm𝐴))) → (((norm‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) ≤ (normop𝑇) ↔ (norm‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normop𝑇) · (norm𝐴))))
5613, 54, 16, 31, 55syl112anc 1376 . . 3 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (((norm‘(𝑇𝐴)) / (norm𝐴)) ≤ (normop𝑇) ↔ (norm‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normop𝑇) · (norm𝐴))))
5751, 56mpbid 232 . 2 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (norm‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normop𝑇) · (norm𝐴)))
58 0le0 12246 . . . 4 0 ≤ 0
598lnop0i 32045 . . . . . 6 (𝑇‘0) = 0
6059fveq2i 6837 . . . . 5 (norm‘(𝑇‘0)) = (norm‘0)
61 norm0 31203 . . . . 5 (norm‘0) = 0
6260, 61eqtri 2759 . . . 4 (norm‘(𝑇‘0)) = 0
6361oveq2i 7369 . . . . 5 ((normop𝑇) · (norm‘0)) = ((normop𝑇) · 0)
6453recni 11146 . . . . . 6 (normop𝑇) ∈ ℂ
6564mul01i 11323 . . . . 5 ((normop𝑇) · 0) = 0
6663, 65eqtri 2759 . . . 4 ((normop𝑇) · (norm‘0)) = 0
6758, 62, 663brtr4i 5128 . . 3 (norm‘(𝑇‘0)) ≤ ((normop𝑇) · (norm‘0))
6867a1i 11 . 2 (𝐴 ∈ ℋ → (norm‘(𝑇‘0)) ≤ ((normop𝑇) · (norm‘0)))
695, 57, 68pm2.61ne 3017 1 (𝐴 ∈ ℋ → (norm‘(𝑇𝐴)) ≤ ((normop𝑇) · (norm𝐴)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1541  wcel 2113  wne 2932   class class class wbr 5098  wf 6488  cfv 6492  (class class class)co 7358  cc 11024  cr 11025  0cc0 11026  1c1 11027   · cmul 11031   < clt 11166  cle 11167   / cdiv 11794  abscabs 15157  chba 30994   · csm 30996  normcno 30998  0c0v 30999  normopcnop 31020  LinOpclo 31022  BndLinOpcbo 31023
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-cnex 11082  ax-resscn 11083  ax-1cn 11084  ax-icn 11085  ax-addcl 11086  ax-addrcl 11087  ax-mulcl 11088  ax-mulrcl 11089  ax-mulcom 11090  ax-addass 11091  ax-mulass 11092  ax-distr 11093  ax-i2m1 11094  ax-1ne0 11095  ax-1rid 11096  ax-rnegex 11097  ax-rrecex 11098  ax-cnre 11099  ax-pre-lttri 11100  ax-pre-lttrn 11101  ax-pre-ltadd 11102  ax-pre-mulgt0 11103  ax-pre-sup 11104  ax-hilex 31074  ax-hfvadd 31075  ax-hvcom 31076  ax-hvass 31077  ax-hv0cl 31078  ax-hvaddid 31079  ax-hfvmul 31080  ax-hvmulid 31081  ax-hvmulass 31082  ax-hvdistr1 31083  ax-hvdistr2 31084  ax-hvmul0 31085  ax-hfi 31154  ax-his1 31157  ax-his2 31158  ax-his3 31159  ax-his4 31160
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3350  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-op 4587  df-uni 4864  df-iun 4948  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-er 8635  df-map 8765  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-sup 9345  df-pnf 11168  df-mnf 11169  df-xr 11170  df-ltxr 11171  df-le 11172  df-sub 11366  df-neg 11367  df-div 11795  df-nn 12146  df-2 12208  df-3 12209  df-4 12210  df-n0 12402  df-z 12489  df-uz 12752  df-rp 12906  df-seq 13925  df-exp 13985  df-cj 15022  df-re 15023  df-im 15024  df-sqrt 15158  df-abs 15159  df-grpo 30568  df-gid 30569  df-ablo 30620  df-vc 30634  df-nv 30667  df-va 30670  df-ba 30671  df-sm 30672  df-0v 30673  df-nmcv 30675  df-hnorm 31043  df-hba 31044  df-hvsub 31046  df-nmop 31914  df-lnop 31916  df-bdop 31917
This theorem is referenced by:  nmbdoplb  32100  nmopcoadji  32176
  Copyright terms: Public domain W3C validator