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Theorem nmcexi 32055
Description: Lemma for nmcopexi 32056 and nmcfnexi 32080. 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 2827 . . . . . . . . 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 3145 . . . . 5 (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
87abssi 4080 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ⊆ ℝ
9 ax-hv0cl 31032 . . . . . . 7 0 ∈ ℋ
10 norm0 31157 . . . . . . . . 9 (norm‘0) = 0
11 0le1 11784 . . . . . . . . 9 0 ≤ 1
1210, 11eqbrtri 5169 . . . . . . . 8 (norm‘0) ≤ 1
13 nmcex.4 . . . . . . . . 9 (𝑁‘(𝑇‘0)) = 0
1413eqcomi 2744 . . . . . . . 8 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))
1512, 14pm3.2i 470 . . . . . . 7 ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))
16 fveq2 6907 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (norm𝑥) = (norm‘0))
1716breq1d 5158 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ (norm‘0) ≤ 1))
18 2fveq3 6912 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (𝑁‘(𝑇𝑥)) = (𝑁‘(𝑇‘0)))
1918eqeq2d 2746 . . . . . . . . 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 11253 . . . . . . 7 0 ∈ V
24 eqeq1 2739 . . . . . . . . 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 3177 . . . . . . 7 (𝑚 = 0 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2723, 26elab 3681 . . . . . 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 4350 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ≠ ∅
30 nmcex.1 . . . . 5 𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)
31 2rp 13037 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ+
32 rpdivcl 13058 . . . . . . . . . 10 ((2 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ+) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3331, 32mpan 690 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3433rpred 13075 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
3534adantr 480 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
36 rpre 13041 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ)
3736adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑦 ∈ ℝ)
3837rehalfcld 12511 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
3938recnd 11287 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
40 simprl 771 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑥 ∈ ℋ)
41 hvmulcl 31042 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 31154 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 31154 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 ∈ ℋ → (norm𝑥) ∈ ℝ)
4746ad2antrl 728 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ∈ ℝ)
48 1red 11260 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 1 ∈ ℝ)
49 rphalfcl 13060 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5049adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5147, 48, 50lemul2d 13119 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 13043 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
54 norm-iii 31169 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 13041 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
57 rpge0 13046 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → 0 ≤ (𝑦 / 2))
5856, 57absidd 15458 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2776 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11276 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 1) = (𝑦 / 2))
6452, 62, 633brtr3d 5179 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ≤ (𝑦 / 2))
65 rphalflt 13062 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6665adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6744, 38, 37, 64, 66lelttrd 11417 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦)
68 fveq2 6907 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (norm𝑧) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6968breq1d 5158 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((norm𝑧) < 𝑦 ↔ (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦))
70 2fveq3 6912 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (𝑁‘(𝑇𝑧)) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
7170breq1d 5158 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 13123 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2))))
7850rprecred 13086 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ)
79 ltle 11347 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 5158 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
85 rpcn 13043 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℂ)
86 rpne0 13049 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ≠ 0)
87 2cn 12339 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ∈ ℂ
88 2ne0 12368 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ≠ 0
89 recdiv 11971 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 5160 . . . . . . . . . . . . . . . 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 5151 . . . . . . . . . . 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 3153 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
103102alrimiv 1925 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
104 eqeq1 2739 . . . . . . . . . . . 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 3177 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
107106ralab 3700 . . . . . . . . 9 (∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧 ↔ ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧))
108 breq2 5152 . . . . . . . . . . 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 1918 . . . . . . . . 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 3145 . . . . 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 13366 . . . 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 1460 . . 3 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ*, < ) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
1181, 117eqtri 2763 . 2 (𝑆𝑇) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
119 suprcl 12226 . . 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 1460 . 2 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < ) ∈ ℝ
121118, 120eqeltri 2835 1 (𝑆𝑇) ∈ ℝ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  wal 1535   = wceq 1537  wcel 2106  {cab 2712  wne 2938  wral 3059  wrex 3068  wss 3963  c0 4339   class class class wbr 5148  cfv 6563  (class class class)co 7431  supcsup 9478  cc 11151  cr 11152  0cc0 11153  1c1 11154   · cmul 11158  *cxr 11292   < clt 11293  cle 11294   / cdiv 11918  2c2 12319  +crp 13032  abscabs 15270  chba 30948   · csm 30950  normcno 30952  0c0v 30953
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230  ax-pre-sup 11231  ax-hv0cl 31032  ax-hfvmul 31034  ax-hvmul0 31039  ax-hfi 31108  ax-his1 31111  ax-his3 31113  ax-his4 31114
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8744  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-sup 9480  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-rp 13033  df-seq 14040  df-exp 14100  df-cj 15135  df-re 15136  df-im 15137  df-sqrt 15271  df-abs 15272  df-hnorm 30997
This theorem is referenced by:  nmcopexi  32056  nmcfnexi  32080
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