MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  nmoi2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem nmoi2 24247
Description: The operator norm is a bound on the growth of a vector under the action of the operator. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
nmofval.1 𝑁 = (𝑆 normOp 𝑇)
nmoi.2 𝑉 = (Baseβ€˜π‘†)
nmoi.3 𝐿 = (normβ€˜π‘†)
nmoi.4 𝑀 = (normβ€˜π‘‡)
nmoi2.z 0 = (0gβ€˜π‘†)
Assertion
Ref Expression
nmoi2 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) / (πΏβ€˜π‘‹)) ≀ (π‘β€˜πΉ))

Proof of Theorem nmoi2
StepHypRef Expression
1 simpl2 1193 . . . . 5 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ 𝑇 ∈ NrmGrp)
2 simpl3 1194 . . . . . . 7 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
3 nmoi.2 . . . . . . . 8 𝑉 = (Baseβ€˜π‘†)
4 eqid 2733 . . . . . . . 8 (Baseβ€˜π‘‡) = (Baseβ€˜π‘‡)
53, 4ghmf 19096 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) β†’ 𝐹:π‘‰βŸΆ(Baseβ€˜π‘‡))
62, 5syl 17 . . . . . 6 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ 𝐹:π‘‰βŸΆ(Baseβ€˜π‘‡))
7 simprl 770 . . . . . 6 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ 𝑋 ∈ 𝑉)
86, 7ffvelcdmd 7088 . . . . 5 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (πΉβ€˜π‘‹) ∈ (Baseβ€˜π‘‡))
9 nmoi.4 . . . . . 6 𝑀 = (normβ€˜π‘‡)
104, 9nmcl 24125 . . . . 5 ((𝑇 ∈ NrmGrp ∧ (πΉβ€˜π‘‹) ∈ (Baseβ€˜π‘‡)) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ)
111, 8, 10syl2anc 585 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ)
1211rexrd 11264 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ*)
13 nmofval.1 . . . . . 6 𝑁 = (𝑆 normOp 𝑇)
1413nmocl 24237 . . . . 5 ((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) β†’ (π‘β€˜πΉ) ∈ ℝ*)
1514adantr 482 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (π‘β€˜πΉ) ∈ ℝ*)
16 nmoi.3 . . . . . . . 8 𝐿 = (normβ€˜π‘†)
17 nmoi2.z . . . . . . . 8 0 = (0gβ€˜π‘†)
183, 16, 17nmrpcl 24129 . . . . . . 7 ((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ (πΏβ€˜π‘‹) ∈ ℝ+)
19183expb 1121 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (πΏβ€˜π‘‹) ∈ ℝ+)
20193ad2antl1 1186 . . . . 5 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (πΏβ€˜π‘‹) ∈ ℝ+)
2120rpxrd 13017 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (πΏβ€˜π‘‹) ∈ ℝ*)
2215, 21xmulcld 13281 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ*)
2320rpreccld 13026 . . . . 5 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (1 / (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ+)
2423rpxrd 13017 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (1 / (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ*)
2523rpge0d 13020 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ 0 ≀ (1 / (πΏβ€˜π‘‹)))
2624, 25jca 513 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((1 / (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ* ∧ 0 ≀ (1 / (πΏβ€˜π‘‹))))
2713, 3, 16, 9nmoix 24246 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ≀ ((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)))
2827adantrr 716 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ≀ ((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)))
29 xlemul1a 13267 . . 3 ((((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ* ∧ ((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ* ∧ ((1 / (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ* ∧ 0 ≀ (1 / (πΏβ€˜π‘‹)))) ∧ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ≀ ((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹))) β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) ≀ (((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))))
3012, 22, 26, 28, 29syl31anc 1374 . 2 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) ≀ (((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))))
3123rpred 13016 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (1 / (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ)
32 rexmul 13250 . . . 4 (((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ ∧ (1 / (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ) β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) Β· (1 / (πΏβ€˜π‘‹))))
3311, 31, 32syl2anc 585 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) Β· (1 / (πΏβ€˜π‘‹))))
3411recnd 11242 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) ∈ β„‚)
3520rpcnd 13018 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (πΏβ€˜π‘‹) ∈ β„‚)
3620rpne0d 13021 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (πΏβ€˜π‘‹) β‰  0)
3734, 35, 36divrecd 11993 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) / (πΏβ€˜π‘‹)) = ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) Β· (1 / (πΏβ€˜π‘‹))))
3833, 37eqtr4d 2776 . 2 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) / (πΏβ€˜π‘‹)))
39 xmulass 13266 . . . 4 (((π‘β€˜πΉ) ∈ ℝ* ∧ (πΏβ€˜π‘‹) ∈ ℝ* ∧ (1 / (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ*) β†’ (((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = ((π‘β€˜πΉ) Β·e ((πΏβ€˜π‘‹) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹)))))
4015, 21, 24, 39syl3anc 1372 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = ((π‘β€˜πΉ) Β·e ((πΏβ€˜π‘‹) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹)))))
4120rpred 13016 . . . . . 6 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (πΏβ€˜π‘‹) ∈ ℝ)
42 rexmul 13250 . . . . . 6 (((πΏβ€˜π‘‹) ∈ ℝ ∧ (1 / (πΏβ€˜π‘‹)) ∈ ℝ) β†’ ((πΏβ€˜π‘‹) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = ((πΏβ€˜π‘‹) Β· (1 / (πΏβ€˜π‘‹))))
4341, 31, 42syl2anc 585 . . . . 5 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((πΏβ€˜π‘‹) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = ((πΏβ€˜π‘‹) Β· (1 / (πΏβ€˜π‘‹))))
4435, 36recidd 11985 . . . . 5 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((πΏβ€˜π‘‹) Β· (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = 1)
4543, 44eqtrd 2773 . . . 4 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((πΏβ€˜π‘‹) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = 1)
4645oveq2d 7425 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘β€˜πΉ) Β·e ((πΏβ€˜π‘‹) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹)))) = ((π‘β€˜πΉ) Β·e 1))
47 xmulrid 13258 . . . 4 ((π‘β€˜πΉ) ∈ ℝ* β†’ ((π‘β€˜πΉ) Β·e 1) = (π‘β€˜πΉ))
4815, 47syl 17 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘β€˜πΉ) Β·e 1) = (π‘β€˜πΉ))
4940, 46, 483eqtrd 2777 . 2 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ (((π‘β€˜πΉ) Β·e (πΏβ€˜π‘‹)) Β·e (1 / (πΏβ€˜π‘‹))) = (π‘β€˜πΉ))
5030, 38, 493brtr3d 5180 1 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ (𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 )) β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘‹)) / (πΏβ€˜π‘‹)) ≀ (π‘β€˜πΉ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2107   β‰  wne 2941   class class class wbr 5149  βŸΆwf 6540  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  β„cr 11109  0cc0 11110  1c1 11111   Β· cmul 11115  β„*cxr 11247   ≀ cle 11249   / cdiv 11871  β„+crp 12974   Β·e cxmu 13091  Basecbs 17144  0gc0g 17385   GrpHom cghm 19089  normcnm 24085  NrmGrpcngp 24086   normOp cnmo 24222
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-er 8703  df-map 8822  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-sup 9437  df-inf 9438  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-n0 12473  df-z 12559  df-uz 12823  df-q 12933  df-rp 12975  df-xneg 13092  df-xadd 13093  df-xmul 13094  df-ico 13330  df-0g 17387  df-topgen 17389  df-mgm 18561  df-sgrp 18610  df-mnd 18626  df-grp 18822  df-ghm 19090  df-psmet 20936  df-xmet 20937  df-met 20938  df-bl 20939  df-mopn 20940  df-top 22396  df-topon 22413  df-topsp 22435  df-bases 22449  df-xms 23826  df-ms 23827  df-nm 24091  df-ngp 24092  df-nmo 24225  df-nghm 24226
This theorem is referenced by:  nmoleub  24248
  Copyright terms: Public domain W3C validator