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Theorem nmcexi 32508
Description: Lemma for nmcopexi 32509 and nmcfnexi 32533. 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 2848 . . . . . . . . 9 (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → (𝑚 ∈ ℝ ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ))
42, 3syl5ibrcom 250 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → 𝑚 ∈ ℝ))
54imp 412 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
65adantrl 729 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))) → 𝑚 ∈ ℝ)
76rexlimiva 3155 . . . . 5 (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
87abssi 4016 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ⊆ ℝ
9 ax-hv0cl 31485 . . . . . . 7 0 ∈ ℋ
10 norm0 31610 . . . . . . . . 9 (norm‘0) = 0
11 0le1 11762 . . . . . . . . 9 0 ≤ 1
1210, 11eqbrtri 5126 . . . . . . . 8 (norm‘0) ≤ 1
13 nmcex.4 . . . . . . . . 9 (𝑁‘(𝑇‘0)) = 0
1413eqcomi 2769 . . . . . . . 8 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))
1512, 14pm3.2i 476 . . . . . . 7 ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))
16 fveq2 6879 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (norm𝑥) = (norm‘0))
1716breq1d 5113 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ (norm‘0) ≤ 1))
18 2fveq3 6884 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (𝑁‘(𝑇𝑥)) = (𝑁‘(𝑇‘0)))
1918eqeq2d 2771 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → (0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))))
2017, 19anbi12d 644 . . . . . . . 8 (𝑥 = 0 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))))
2120rspcev 3576 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℋ ∧ ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))) → ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
229, 15, 21mp2an 705 . . . . . 6 𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))
23 c0ex 11225 . . . . . . 7 0 ∈ V
24 eqeq1 2764 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 0 → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
2524anbi2d 642 . . . . . . . 8 (𝑚 = 0 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2625rexbidv 3186 . . . . . . 7 (𝑚 = 0 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2723, 26elab 3633 . . . . . 6 (0 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
2822, 27mpbir 234 . . . . 5 0 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}
2928ne0ii 4290 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ≠ ∅
30 nmcex.1 . . . . 5 𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)
31 2rp 13048 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ+
32 rpdivcl 13070 . . . . . . . . . 10 ((2 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ+) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3331, 32mpan 703 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3433rpred 13087 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
3534adantr 486 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
36 rpre 13052 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ)
3736adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑦 ∈ ℝ)
3837rehalfcld 12516 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
3938recnd 11262 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
40 simprl 783 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑥 ∈ ℋ)
41 hvmulcl 31495 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑦 / 2) ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ)
4239, 40, 41syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ)
43 normcl 31607 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ∈ ℝ)
4442, 43syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ∈ ℝ)
45 simprr 785 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ≤ 1)
46 normcl 31607 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 ∈ ℋ → (norm𝑥) ∈ ℝ)
4746ad2antrl 741 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ∈ ℝ)
48 1red 11234 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 1 ∈ ℝ)
49 rphalfcl 13072 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5049adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5147, 48, 50lemul2d 13131 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) ≤ ((𝑦 / 2) · 1)))
5245, 51mpbid 235 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) ≤ ((𝑦 / 2) · 1))
53 rpcn 13054 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
54 norm-iii 31622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑦 / 2) ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) = ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)))
5553, 54sylan 592 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) = ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)))
56 rpre 13052 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
57 rpge0 13057 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → 0 ≤ (𝑦 / 2))
5856, 57absidd 15511 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (abs‘(𝑦 / 2)) = (𝑦 / 2))
5958oveq1d 7429 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)) = ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)))
6059adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)) = ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)))
6155, 60eqtr2d 2796 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6250, 40, 61syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6339mulridd 11251 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 1) = (𝑦 / 2))
6452, 62, 633brtr3d 5136 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ≤ (𝑦 / 2))
65 rphalflt 13074 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6665adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6744, 38, 37, 64, 66lelttrd 11393 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦)
68 fveq2 6879 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (norm𝑧) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6968breq1d 5113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((norm𝑧) < 𝑦 ↔ (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦))
70 2fveq3 6884 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (𝑁‘(𝑇𝑧)) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
7170breq1d 5113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
7269, 71imbi12d 347 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) ↔ ((norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1)))
7372rspcv 3572 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 18 . . . . . . . . . . . . . . . 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 45 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) → (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
762ad2antrl 741 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
7776, 48, 50ltmuldiv2d 13135 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2))))
7850rprecred 13098 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ)
79 ltle 11323 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ ∧ (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
8076, 78, 79syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
8177, 80sylbid 243 . . . . . . . . . . . . . . . 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 596 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
8483breq1d 5113 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
85 rpcn 13054 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℂ)
86 rpne0 13060 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ≠ 0)
87 2cn 12341 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ∈ ℂ
88 2ne0 12372 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ≠ 0
89 recdiv 11946 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9087, 88, 89mpanr12 718 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ≠ 0) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9185, 86, 90syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9291adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9392breq2d 5115 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2)) ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
9481, 84, 933imtr3d 296 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1 → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
9575, 94syld 48 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
9695imp 412 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
9796an32s 665 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
9897anassrs 473 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
99 breq1 5106 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → (𝑛 ≤ (2 / 𝑦) ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
10098, 99syl5ibrcom 250 . . . . . . . . . 10 ((((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
101100expimpd 459 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
102101rexlimdva 3163 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
103102alrimiv 1960 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
104 eqeq1 2764 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
105104anbi2d 642 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = 𝑛 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
106105rexbidv 3186 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
107106ralab 3651 . . . . . . . . 9 (∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧 ↔ ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧))
108 breq2 5107 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = (2 / 𝑦) → (𝑛𝑧𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
109108imbi2d 343 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = (2 / 𝑦) → ((∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧) ↔ (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦))))
110109albidv 1953 . . . . . . . . 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 286 . . . . . . . 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 3576 . . . . . . 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 596 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧)
114113rexlimiva 3155 . . . . 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 13380 . . . 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 1490 . . 3 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ*, < ) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
1181, 117eqtri 2783 . 2 (𝑆𝑇) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
119 suprcl 12200 . . 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 1490 . 2 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < ) ∈ ℝ
121118, 120eqeltri 2856 1 (𝑆𝑇) ∈ ℝ
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401  wal 1568   = wceq 1570  wcel 2145  {cab 2738  wne 2955  wral 3076  wrex 3086  wss 3899  c0 4279   class class class wbr 5103  cfv 6533  (class class class)co 7414  supcsup 9411  cc 11123  cr 11124  0cc0 11125  1c1 11126   · cmul 11130  *cxr 11267   < clt 11268  cle 11269   / cdiv 11896  2c2 12320  +crp 13043  abscabs 15322  chba 31401   · csm 31403  normcno 31405  0c0v 31406
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 2732  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7737  ax-cnex 11181  ax-resscn 11182  ax-1cn 11183  ax-icn 11184  ax-addcl 11185  ax-addrcl 11186  ax-mulcl 11187  ax-mulrcl 11188  ax-mulcom 11189  ax-addass 11190  ax-mulass 11191  ax-distr 11192  ax-i2m1 11193  ax-1ne0 11194  ax-1rid 11195  ax-rnegex 11196  ax-rrecex 11197  ax-cnre 11198  ax-pre-lttri 11199  ax-pre-lttrn 11200  ax-pre-ltadd 11201  ax-pre-mulgt0 11202  ax-pre-sup 11203  ax-hv0cl 31485  ax-hfvmul 31487  ax-hvmul0 31492  ax-hfi 31561  ax-his1 31564  ax-his3 31566  ax-his4 31567
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 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  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-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7864  df-2nd 7988  df-frecs 8281  df-wrecs 8312  df-recs 8361  df-rdg 8400  df-er 8697  df-en 8954  df-dom 8955  df-sdom 8956  df-sup 9413  df-pnf 11270  df-mnf 11271  df-xr 11272  df-ltxr 11273  df-le 11274  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11897  df-nn 12259  df-2 12328  df-3 12329  df-n0 12530  df-z 12617  df-uz 12889  df-rp 13044  df-seq 14067  df-exp 14127  df-cj 15187  df-re 15188  df-im 15189  df-sqrt 15323  df-abs 15324  df-hnorm 31450
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