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Theorem nmcexi 29344
Description: Lemma for nmcopexi 29345 and nmcfnexi 29369. 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 2832 . . . . . . . . 9 (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → (𝑚 ∈ ℝ ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ))
42, 3syl5ibrcom 238 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → 𝑚 ∈ ℝ))
54imp 395 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
65adantrl 707 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))) → 𝑚 ∈ ℝ)
76rexlimiva 3175 . . . . 5 (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
87abssi 3839 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ⊆ ℝ
9 ax-hv0cl 28319 . . . . . . 7 0 ∈ ℋ
10 norm0 28444 . . . . . . . . 9 (norm‘0) = 0
11 0le1 10807 . . . . . . . . 9 0 ≤ 1
1210, 11eqbrtri 4832 . . . . . . . 8 (norm‘0) ≤ 1
13 nmcex.4 . . . . . . . . 9 (𝑁‘(𝑇‘0)) = 0
1413eqcomi 2774 . . . . . . . 8 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))
1512, 14pm3.2i 462 . . . . . . 7 ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))
16 fveq2 6377 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (norm𝑥) = (norm‘0))
1716breq1d 4821 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ (norm‘0) ≤ 1))
18 2fveq3 6382 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (𝑁‘(𝑇𝑥)) = (𝑁‘(𝑇‘0)))
1918eqeq2d 2775 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → (0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))))
2017, 19anbi12d 624 . . . . . . . 8 (𝑥 = 0 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))))
2120rspcev 3462 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℋ ∧ ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))) → ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
229, 15, 21mp2an 683 . . . . . 6 𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))
23 c0ex 10289 . . . . . . 7 0 ∈ V
24 eqeq1 2769 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 0 → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
2524anbi2d 622 . . . . . . . 8 (𝑚 = 0 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2625rexbidv 3199 . . . . . . 7 (𝑚 = 0 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2723, 26elab 3507 . . . . . 6 (0 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
2822, 27mpbir 222 . . . . 5 0 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}
2928ne0ii 4090 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ≠ ∅
30 nmcex.1 . . . . 5 𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)
31 2rp 12036 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ+
32 rpdivcl 12057 . . . . . . . . . 10 ((2 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ+) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3331, 32mpan 681 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3433rpred 12073 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
3534adantr 472 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
36 rpre 12039 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ)
3736adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑦 ∈ ℝ)
3837rehalfcld 11527 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
3938recnd 10324 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
40 simprl 787 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑥 ∈ ℋ)
41 hvmulcl 28329 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑦 / 2) ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ)
4239, 40, 41syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ)
43 normcl 28441 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 789 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ≤ 1)
46 normcl 28441 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 ∈ ℋ → (norm𝑥) ∈ ℝ)
4746ad2antrl 719 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ∈ ℝ)
48 1red 10296 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 1 ∈ ℝ)
49 rphalfcl 12059 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5049adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5147, 48, 50lemul2d 12117 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) ≤ ((𝑦 / 2) · 1)))
5245, 51mpbid 223 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) ≤ ((𝑦 / 2) · 1))
53 rpcn 12043 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
54 norm-iii 28456 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑦 / 2) ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) = ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)))
5553, 54sylan 575 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) = ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)))
56 rpre 12039 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
57 rpge0 12046 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → 0 ≤ (𝑦 / 2))
5856, 57absidd 14449 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (abs‘(𝑦 / 2)) = (𝑦 / 2))
5958oveq1d 6859 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)) = ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)))
6059adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)) = ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)))
6155, 60eqtr2d 2800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6250, 40, 61syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6339mulid1d 10313 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 1) = (𝑦 / 2))
6452, 62, 633brtr3d 4842 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ≤ (𝑦 / 2))
65 rphalflt 12061 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6665adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6744, 38, 37, 64, 66lelttrd 10451 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦)
68 fveq2 6377 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (norm𝑧) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6968breq1d 4821 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((norm𝑧) < 𝑦 ↔ (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦))
70 2fveq3 6382 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (𝑁‘(𝑇𝑧)) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
7170breq1d 4821 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
7269, 71imbi12d 335 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) ↔ ((norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1)))
7372rspcv 3458 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 719 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
7776, 48, 50ltmuldiv2d 12121 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2))))
7850rprecred 12084 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ)
79 ltle 10382 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ ∧ (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
8076, 78, 79syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
8177, 80sylbid 231 . . . . . . . . . . . . . . . 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 579 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
8483breq1d 4821 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
85 rpcn 12043 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℂ)
86 rpne0 12049 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ≠ 0)
87 2cn 11349 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ∈ ℂ
88 2ne0 11385 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ≠ 0
89 recdiv 10987 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9087, 88, 89mpanr12 696 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ≠ 0) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9185, 86, 90syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9291adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9392breq2d 4823 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2)) ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
9481, 84, 933imtr3d 284 . . . . . . . . . . . . . . 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 395 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
9796an32s 642 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
9897anassrs 459 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
99 breq1 4814 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → (𝑛 ≤ (2 / 𝑦) ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
10098, 99syl5ibrcom 238 . . . . . . . . . 10 ((((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
101100expimpd 445 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
102101rexlimdva 3178 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
103102alrimiv 2022 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
104 eqeq1 2769 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
105104anbi2d 622 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = 𝑛 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
106105rexbidv 3199 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
107106ralab 3526 . . . . . . . . 9 (∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧 ↔ ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧))
108 breq2 4815 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = (2 / 𝑦) → (𝑛𝑧𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
109108imbi2d 331 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = (2 / 𝑦) → ((∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧) ↔ (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦))))
110109albidv 2015 . . . . . . . . 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, 110syl5bb 274 . . . . . . . 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 3462 . . . . . . 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 579 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧)
114113rexlimiva 3175 . . . . 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 12362 . . . 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 1585 . . 3 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ*, < ) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
1181, 117eqtri 2787 . 2 (𝑆𝑇) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
119 suprcl 11239 . . 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 1585 . 2 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < ) ∈ ℝ
121118, 120eqeltri 2840 1 (𝑆𝑇) ∈ ℝ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  wal 1650   = wceq 1652  wcel 2155  {cab 2751  wne 2937  wral 3055  wrex 3056  wss 3734  c0 4081   class class class wbr 4811  cfv 6070  (class class class)co 6844  supcsup 8555  cc 10189  cr 10190  0cc0 10191  1c1 10192   · cmul 10196  *cxr 10329   < clt 10330  cle 10331   / cdiv 10940  2c2 11329  +crp 12031  abscabs 14262  chba 28235   · csm 28237  normcno 28239  0c0v 28240
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7149  ax-cnex 10247  ax-resscn 10248  ax-1cn 10249  ax-icn 10250  ax-addcl 10251  ax-addrcl 10252  ax-mulcl 10253  ax-mulrcl 10254  ax-mulcom 10255  ax-addass 10256  ax-mulass 10257  ax-distr 10258  ax-i2m1 10259  ax-1ne0 10260  ax-1rid 10261  ax-rnegex 10262  ax-rrecex 10263  ax-cnre 10264  ax-pre-lttri 10265  ax-pre-lttrn 10266  ax-pre-ltadd 10267  ax-pre-mulgt0 10268  ax-pre-sup 10269  ax-hv0cl 28319  ax-hfvmul 28321  ax-hvmul0 28326  ax-hfi 28395  ax-his1 28398  ax-his3 28400  ax-his4 28401
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-csb 3694  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-pss 3750  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-tp 4341  df-op 4343  df-uni 4597  df-iun 4680  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-tr 4914  df-id 5187  df-eprel 5192  df-po 5200  df-so 5201  df-fr 5238  df-we 5240  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-pred 5867  df-ord 5913  df-on 5914  df-lim 5915  df-suc 5916  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fo 6076  df-f1o 6077  df-fv 6078  df-riota 6805  df-ov 6847  df-oprab 6848  df-mpt2 6849  df-om 7266  df-2nd 7369  df-wrecs 7612  df-recs 7674  df-rdg 7712  df-er 7949  df-en 8163  df-dom 8164  df-sdom 8165  df-sup 8557  df-pnf 10332  df-mnf 10333  df-xr 10334  df-ltxr 10335  df-le 10336  df-sub 10524  df-neg 10525  df-div 10941  df-nn 11277  df-2 11337  df-3 11338  df-n0 11541  df-z 11627  df-uz 11890  df-rp 12032  df-seq 13012  df-exp 13071  df-cj 14127  df-re 14128  df-im 14129  df-sqrt 14263  df-abs 14264  df-hnorm 28284
This theorem is referenced by:  nmcopexi  29345  nmcfnexi  29369
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