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Theorem nmcexi 32045
Description: Lemma for nmcopexi 32046 and nmcfnexi 32070. The norm of a continuous linear Hilbert space operator or functional exists. Theorem 3.5(i) of [Beran] p. 99. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Nov-2013.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 23-Dec-2013.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
nmcex.1 𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)
nmcex.2 (𝑆𝑇) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ*, < )
nmcex.3 (𝑥 ∈ ℋ → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
nmcex.4 (𝑁‘(𝑇‘0)) = 0
nmcex.5 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
Assertion
Ref Expression
nmcexi (𝑆𝑇) ∈ ℝ
Distinct variable groups:   𝑥,𝑚,𝑦,𝑧,𝑁   𝑇,𝑚,𝑥,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑦,𝑧,𝑚)

Proof of Theorem nmcexi
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nmcex.2 . . 3 (𝑆𝑇) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ*, < )
2 nmcex.3 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℋ → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
3 eleq1 2829 . . . . . . . . 9 (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → (𝑚 ∈ ℝ ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ))
42, 3syl5ibrcom 247 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → 𝑚 ∈ ℝ))
54imp 406 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
65adantrl 716 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))) → 𝑚 ∈ ℝ)
76rexlimiva 3147 . . . . 5 (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
87abssi 4070 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ⊆ ℝ
9 ax-hv0cl 31022 . . . . . . 7 0 ∈ ℋ
10 norm0 31147 . . . . . . . . 9 (norm‘0) = 0
11 0le1 11786 . . . . . . . . 9 0 ≤ 1
1210, 11eqbrtri 5164 . . . . . . . 8 (norm‘0) ≤ 1
13 nmcex.4 . . . . . . . . 9 (𝑁‘(𝑇‘0)) = 0
1413eqcomi 2746 . . . . . . . 8 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))
1512, 14pm3.2i 470 . . . . . . 7 ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))
16 fveq2 6906 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (norm𝑥) = (norm‘0))
1716breq1d 5153 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ (norm‘0) ≤ 1))
18 2fveq3 6911 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (𝑁‘(𝑇𝑥)) = (𝑁‘(𝑇‘0)))
1918eqeq2d 2748 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → (0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))))
2017, 19anbi12d 632 . . . . . . . 8 (𝑥 = 0 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))))
2120rspcev 3622 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℋ ∧ ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))) → ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
229, 15, 21mp2an 692 . . . . . 6 𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))
23 c0ex 11255 . . . . . . 7 0 ∈ V
24 eqeq1 2741 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 0 → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
2524anbi2d 630 . . . . . . . 8 (𝑚 = 0 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2625rexbidv 3179 . . . . . . 7 (𝑚 = 0 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2723, 26elab 3679 . . . . . 6 (0 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
2822, 27mpbir 231 . . . . 5 0 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}
2928ne0ii 4344 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ≠ ∅
30 nmcex.1 . . . . 5 𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)
31 2rp 13039 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ+
32 rpdivcl 13060 . . . . . . . . . 10 ((2 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ+) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3331, 32mpan 690 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3433rpred 13077 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
3534adantr 480 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
36 rpre 13043 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ)
3736adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑦 ∈ ℝ)
3837rehalfcld 12513 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
3938recnd 11289 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
40 simprl 771 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑥 ∈ ℋ)
41 hvmulcl 31032 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑦 / 2) ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ)
4239, 40, 41syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ)
43 normcl 31144 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ∈ ℝ)
4442, 43syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ∈ ℝ)
45 simprr 773 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ≤ 1)
46 normcl 31144 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 ∈ ℋ → (norm𝑥) ∈ ℝ)
4746ad2antrl 728 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ∈ ℝ)
48 1red 11262 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 1 ∈ ℝ)
49 rphalfcl 13062 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5049adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5147, 48, 50lemul2d 13121 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) ≤ ((𝑦 / 2) · 1)))
5245, 51mpbid 232 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) ≤ ((𝑦 / 2) · 1))
53 rpcn 13045 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
54 norm-iii 31159 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑦 / 2) ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) = ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)))
5553, 54sylan 580 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) = ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)))
56 rpre 13043 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
57 rpge0 13048 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → 0 ≤ (𝑦 / 2))
5856, 57absidd 15461 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (abs‘(𝑦 / 2)) = (𝑦 / 2))
5958oveq1d 7446 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)) = ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)))
6059adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)) = ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)))
6155, 60eqtr2d 2778 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6250, 40, 61syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6339mulridd 11278 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 1) = (𝑦 / 2))
6452, 62, 633brtr3d 5174 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ≤ (𝑦 / 2))
65 rphalflt 13064 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6665adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6744, 38, 37, 64, 66lelttrd 11419 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦)
68 fveq2 6906 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (norm𝑧) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6968breq1d 5153 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((norm𝑧) < 𝑦 ↔ (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦))
70 2fveq3 6911 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (𝑁‘(𝑇𝑧)) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
7170breq1d 5153 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
7269, 71imbi12d 344 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) ↔ ((norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1)))
7372rspcv 3618 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ → (∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) → ((norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1)))
7442, 73syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) → ((norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1)))
7567, 74mpid 44 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) → (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
762ad2antrl 728 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
7776, 48, 50ltmuldiv2d 13125 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2))))
7850rprecred 13088 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ)
79 ltle 11349 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ ∧ (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
8076, 78, 79syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
8177, 80sylbid 240 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
82 nmcex.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
8350, 40, 82syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
8483breq1d 5153 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
85 rpcn 13045 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℂ)
86 rpne0 13051 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ≠ 0)
87 2cn 12341 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ∈ ℂ
88 2ne0 12370 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ≠ 0
89 recdiv 11973 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9087, 88, 89mpanr12 705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ≠ 0) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9185, 86, 90syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9291adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9392breq2d 5155 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2)) ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
9481, 84, 933imtr3d 293 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1 → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
9575, 94syld 47 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
9695imp 406 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
9796an32s 652 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
9897anassrs 467 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
99 breq1 5146 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → (𝑛 ≤ (2 / 𝑦) ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
10098, 99syl5ibrcom 247 . . . . . . . . . 10 ((((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
101100expimpd 453 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
102101rexlimdva 3155 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
103102alrimiv 1927 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
104 eqeq1 2741 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
105104anbi2d 630 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = 𝑛 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
106105rexbidv 3179 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
107106ralab 3697 . . . . . . . . 9 (∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧 ↔ ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧))
108 breq2 5147 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = (2 / 𝑦) → (𝑛𝑧𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
109108imbi2d 340 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = (2 / 𝑦) → ((∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧) ↔ (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦))))
110109albidv 1920 . . . . . . . . 9 (𝑧 = (2 / 𝑦) → (∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧) ↔ ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦))))
111107, 110bitrid 283 . . . . . . . 8 (𝑧 = (2 / 𝑦) → (∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧 ↔ ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦))))
112111rspcev 3622 . . . . . . 7 (((2 / 𝑦) ∈ ℝ ∧ ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦))) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧)
11335, 103, 112syl2anc 584 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧)
114113rexlimiva 3147 . . . . 5 (∃𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧)
11530, 114ax-mp 5 . . . 4 𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧
116 supxrre 13369 . . . 4 (({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ⊆ ℝ ∧ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ≠ ∅ ∧ ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧) → sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ*, < ) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < ))
1178, 29, 115, 116mp3an 1463 . . 3 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ*, < ) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
1181, 117eqtri 2765 . 2 (𝑆𝑇) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
119 suprcl 12228 . . 3 (({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ⊆ ℝ ∧ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ≠ ∅ ∧ ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧) → sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < ) ∈ ℝ)
1208, 29, 115, 119mp3an 1463 . 2 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < ) ∈ ℝ
121118, 120eqeltri 2837 1 (𝑆𝑇) ∈ ℝ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  wal 1538   = wceq 1540  wcel 2108  {cab 2714  wne 2940  wral 3061  wrex 3070  wss 3951  c0 4333   class class class wbr 5143  cfv 6561  (class class class)co 7431  supcsup 9480  cc 11153  cr 11154  0cc0 11155  1c1 11156   · cmul 11160  *cxr 11294   < clt 11295  cle 11296   / cdiv 11920  2c2 12321  +crp 13034  abscabs 15273  chba 30938   · csm 30940  normcno 30942  0c0v 30943
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233  ax-hv0cl 31022  ax-hfvmul 31024  ax-hvmul0 31029  ax-hfi 31098  ax-his1 31101  ax-his3 31103  ax-his4 31104
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-sup 9482  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-rp 13035  df-seq 14043  df-exp 14103  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-hnorm 30987
This theorem is referenced by:  nmcopexi  32046  nmcfnexi  32070
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