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Theorem nmcexi 31908
Description: Lemma for nmcopexi 31909 and nmcfnexi 31933. 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 2813 . . . . . . . . 9 (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → (𝑚 ∈ ℝ ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ))
42, 3syl5ibrcom 246 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → 𝑚 ∈ ℝ))
54imp 405 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
65adantrl 714 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))) → 𝑚 ∈ ℝ)
76rexlimiva 3136 . . . . 5 (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑚 ∈ ℝ)
87abssi 4063 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ⊆ ℝ
9 ax-hv0cl 30885 . . . . . . 7 0 ∈ ℋ
10 norm0 31010 . . . . . . . . 9 (norm‘0) = 0
11 0le1 11769 . . . . . . . . 9 0 ≤ 1
1210, 11eqbrtri 5170 . . . . . . . 8 (norm‘0) ≤ 1
13 nmcex.4 . . . . . . . . 9 (𝑁‘(𝑇‘0)) = 0
1413eqcomi 2734 . . . . . . . 8 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))
1512, 14pm3.2i 469 . . . . . . 7 ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))
16 fveq2 6896 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (norm𝑥) = (norm‘0))
1716breq1d 5159 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ (norm‘0) ≤ 1))
18 2fveq3 6901 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (𝑁‘(𝑇𝑥)) = (𝑁‘(𝑇‘0)))
1918eqeq2d 2736 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → (0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0))))
2017, 19anbi12d 630 . . . . . . . 8 (𝑥 = 0 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))))
2120rspcev 3606 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℋ ∧ ((norm‘0) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇‘0)))) → ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
229, 15, 21mp2an 690 . . . . . 6 𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))
23 c0ex 11240 . . . . . . 7 0 ∈ V
24 eqeq1 2729 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 0 → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
2524anbi2d 628 . . . . . . . 8 (𝑚 = 0 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2625rexbidv 3168 . . . . . . 7 (𝑚 = 0 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
2723, 26elab 3664 . . . . . 6 (0 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 0 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
2822, 27mpbir 230 . . . . 5 0 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}
2928ne0ii 4337 . . . 4 {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))} ≠ ∅
30 nmcex.1 . . . . 5 𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)
31 2rp 13014 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ+
32 rpdivcl 13034 . . . . . . . . . 10 ((2 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ+) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3331, 32mpan 688 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ+)
3433rpred 13051 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ℝ+ → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
3534adantr 479 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (2 / 𝑦) ∈ ℝ)
36 rpre 13017 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℝ)
3736adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑦 ∈ ℝ)
3837rehalfcld 12492 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
3938recnd 11274 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
40 simprl 769 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 𝑥 ∈ ℋ)
41 hvmulcl 30895 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑦 / 2) ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ)
4239, 40, 41syl2anc 582 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 𝑥) ∈ ℋ)
43 normcl 31007 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 771 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ≤ 1)
46 normcl 31007 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 ∈ ℋ → (norm𝑥) ∈ ℝ)
4746ad2antrl 726 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm𝑥) ∈ ℝ)
48 1red 11247 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → 1 ∈ ℝ)
49 rphalfcl 13036 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5049adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) ∈ ℝ+)
5147, 48, 50lemul2d 13095 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((norm𝑥) ≤ 1 ↔ ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) ≤ ((𝑦 / 2) · 1)))
5245, 51mpbid 231 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) ≤ ((𝑦 / 2) · 1))
53 rpcn 13019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℂ)
54 norm-iii 31022 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑦 / 2) ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) = ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)))
5553, 54sylan 578 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) = ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)))
56 rpre 13017 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) ∈ ℝ)
57 rpge0 13022 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → 0 ≤ (𝑦 / 2))
5856, 57absidd 15405 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → (abs‘(𝑦 / 2)) = (𝑦 / 2))
5958oveq1d 7434 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑦 / 2) ∈ ℝ+ → ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)) = ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)))
6059adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((abs‘(𝑦 / 2)) · (norm𝑥)) = ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)))
6155, 60eqtr2d 2766 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑦 / 2) ∈ ℝ+𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6250, 40, 61syl2anc 582 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (norm𝑥)) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6339mulridd 11263 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · 1) = (𝑦 / 2))
6452, 62, 633brtr3d 5180 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) ≤ (𝑦 / 2))
65 rphalflt 13038 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6665adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑦 / 2) < 𝑦)
6744, 38, 37, 64, 66lelttrd 11404 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦)
68 fveq2 6896 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (norm𝑧) = (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)))
6968breq1d 5159 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((norm𝑧) < 𝑦 ↔ (norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦))
70 2fveq3 6901 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (𝑁‘(𝑇𝑧)) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
7170breq1d 5159 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → ((𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
7269, 71imbi12d 343 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = ((𝑦 / 2) · 𝑥) → (((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1) ↔ ((norm‘((𝑦 / 2) · 𝑥)) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1)))
7372rspcv 3602 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 726 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
7776, 48, 50ltmuldiv2d 13099 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2))))
7850rprecred 13062 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ)
79 ltle 11334 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑁‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ ∧ (1 / (𝑦 / 2)) ∈ ℝ) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
8076, 78, 79syl2anc 582 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) < (1 / (𝑦 / 2)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2))))
8177, 80sylbid 239 . . . . . . . . . . . . . . . 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 582 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) = (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))))
8483breq1d 5159 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (((𝑦 / 2) · (𝑁‘(𝑇𝑥))) < 1 ↔ (𝑁‘(𝑇‘((𝑦 / 2) · 𝑥))) < 1))
85 rpcn 13019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ∈ ℂ)
86 rpne0 13025 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 ∈ ℝ+𝑦 ≠ 0)
87 2cn 12320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ∈ ℂ
88 2ne0 12349 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ≠ 0
89 recdiv 11953 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9087, 88, 89mpanr12 703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ≠ 0) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9185, 86, 90syl2anc 582 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℝ+ → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9291adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (1 / (𝑦 / 2)) = (2 / 𝑦))
9392breq2d 5161 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → ((𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (1 / (𝑦 / 2)) ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
9481, 84, 933imtr3d 292 . . . . . . . . . . . . . . 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 405 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
9796an32s 650 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1)) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
9897anassrs 466 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦))
99 breq1 5152 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → (𝑛 ≤ (2 / 𝑦) ↔ (𝑁‘(𝑇𝑥)) ≤ (2 / 𝑦)))
10098, 99syl5ibrcom 246 . . . . . . . . . 10 ((((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
101100expimpd 452 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
102101rexlimdva 3144 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
103102alrimiv 1922 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
104 eqeq1 2729 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)) ↔ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))))
105104anbi2d 628 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = 𝑛 → (((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
106105rexbidv 3168 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 → (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))))
107106ralab 3683 . . . . . . . . 9 (∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧 ↔ ∀𝑛(∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧))
108 breq2 5153 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = (2 / 𝑦) → (𝑛𝑧𝑛 ≤ (2 / 𝑦)))
109108imbi2d 339 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = (2 / 𝑦) → ((∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛𝑧) ↔ (∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑛 = (𝑁‘(𝑇𝑥))) → 𝑛 ≤ (2 / 𝑦))))
110109albidv 1915 . . . . . . . . 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 282 . . . . . . . 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 3606 . . . . . . 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 582 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℋ ((norm𝑧) < 𝑦 → (𝑁‘(𝑇𝑧)) < 1)) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ {𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}𝑛𝑧)
114113rexlimiva 3136 . . . . 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 13341 . . . 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 1457 . . 3 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ*, < ) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
1181, 117eqtri 2753 . 2 (𝑆𝑇) = sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < )
119 suprcl 12207 . . 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 1457 . 2 sup({𝑚 ∣ ∃𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 ∧ 𝑚 = (𝑁‘(𝑇𝑥)))}, ℝ, < ) ∈ ℝ
121118, 120eqeltri 2821 1 (𝑆𝑇) ∈ ℝ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 394  wal 1531   = wceq 1533  wcel 2098  {cab 2702  wne 2929  wral 3050  wrex 3059  wss 3944  c0 4322   class class class wbr 5149  cfv 6549  (class class class)co 7419  supcsup 9465  cc 11138  cr 11139  0cc0 11140  1c1 11141   · cmul 11145  *cxr 11279   < clt 11280  cle 11281   / cdiv 11903  2c2 12300  +crp 13009  abscabs 15217  chba 30801   · csm 30803  normcno 30805  0c0v 30806
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7741  ax-cnex 11196  ax-resscn 11197  ax-1cn 11198  ax-icn 11199  ax-addcl 11200  ax-addrcl 11201  ax-mulcl 11202  ax-mulrcl 11203  ax-mulcom 11204  ax-addass 11205  ax-mulass 11206  ax-distr 11207  ax-i2m1 11208  ax-1ne0 11209  ax-1rid 11210  ax-rnegex 11211  ax-rrecex 11212  ax-cnre 11213  ax-pre-lttri 11214  ax-pre-lttrn 11215  ax-pre-ltadd 11216  ax-pre-mulgt0 11217  ax-pre-sup 11218  ax-hv0cl 30885  ax-hfvmul 30887  ax-hvmul0 30892  ax-hfi 30961  ax-his1 30964  ax-his3 30966  ax-his4 30967
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2930  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3363  df-reu 3364  df-rab 3419  df-v 3463  df-sbc 3774  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3964  df-nul 4323  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4910  df-iun 4999  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6307  df-ord 6374  df-on 6375  df-lim 6376  df-suc 6377  df-iota 6501  df-fun 6551  df-fn 6552  df-f 6553  df-f1 6554  df-fo 6555  df-f1o 6556  df-fv 6557  df-riota 7375  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7872  df-2nd 7995  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-er 8725  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-sup 9467  df-pnf 11282  df-mnf 11283  df-xr 11284  df-ltxr 11285  df-le 11286  df-sub 11478  df-neg 11479  df-div 11904  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-n0 12506  df-z 12592  df-uz 12856  df-rp 13010  df-seq 14003  df-exp 14063  df-cj 15082  df-re 15083  df-im 15084  df-sqrt 15218  df-abs 15219  df-hnorm 30850
This theorem is referenced by:  nmcopexi  31909  nmcfnexi  31933
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