MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  nmolb2d Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem nmolb2d 24590
Description: Any upper bound on the values of a linear operator at nonzero vectors translates to an upper bound on the operator norm. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
nmofval.1 𝑁 = (𝑆 normOp 𝑇)
nmofval.2 𝑉 = (Baseβ€˜π‘†)
nmofval.3 𝐿 = (normβ€˜π‘†)
nmofval.4 𝑀 = (normβ€˜π‘‡)
nmolb2d.z 0 = (0gβ€˜π‘†)
nmolb2d.1 (πœ‘ β†’ 𝑆 ∈ NrmGrp)
nmolb2d.2 (πœ‘ β†’ 𝑇 ∈ NrmGrp)
nmolb2d.3 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
nmolb2d.4 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ ℝ)
nmolb2d.5 (πœ‘ β†’ 0 ≀ 𝐴)
nmolb2d.6 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ β‰  0 )) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)))
Assertion
Ref Expression
nmolb2d (πœ‘ β†’ (π‘β€˜πΉ) ≀ 𝐴)
Distinct variable groups:   π‘₯,𝐿   π‘₯,𝑀   π‘₯,𝑆   π‘₯,𝑇   π‘₯,𝐴   π‘₯,𝐹   πœ‘,π‘₯   π‘₯,𝑉   π‘₯,𝑁
Allowed substitution hint:   0 (π‘₯)

Proof of Theorem nmolb2d
StepHypRef Expression
1 2fveq3 6890 . . . . 5 (π‘₯ = 0 β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) = (π‘€β€˜(πΉβ€˜ 0 )))
2 fveq2 6885 . . . . . 6 (π‘₯ = 0 β†’ (πΏβ€˜π‘₯) = (πΏβ€˜ 0 ))
32oveq2d 7421 . . . . 5 (π‘₯ = 0 β†’ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)) = (𝐴 Β· (πΏβ€˜ 0 )))
41, 3breq12d 5154 . . . 4 (π‘₯ = 0 β†’ ((π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)) ↔ (π‘€β€˜(πΉβ€˜ 0 )) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜ 0 ))))
5 nmolb2d.6 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ β‰  0 )) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)))
65anassrs 467 . . . 4 (((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) ∧ π‘₯ β‰  0 ) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)))
7 0le0 12317 . . . . . . 7 0 ≀ 0
8 nmolb2d.4 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ ℝ)
98recnd 11246 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ β„‚)
109mul01d 11417 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (𝐴 Β· 0) = 0)
117, 10breqtrrid 5179 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ 0 ≀ (𝐴 Β· 0))
12 nmolb2d.3 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
13 nmolb2d.z . . . . . . . . . 10 0 = (0gβ€˜π‘†)
14 eqid 2726 . . . . . . . . . 10 (0gβ€˜π‘‡) = (0gβ€˜π‘‡)
1513, 14ghmid 19147 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) β†’ (πΉβ€˜ 0 ) = (0gβ€˜π‘‡))
1612, 15syl 17 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜ 0 ) = (0gβ€˜π‘‡))
1716fveq2d 6889 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜ 0 )) = (π‘€β€˜(0gβ€˜π‘‡)))
18 nmolb2d.2 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝑇 ∈ NrmGrp)
19 nmofval.4 . . . . . . . . 9 𝑀 = (normβ€˜π‘‡)
2019, 14nm0 24493 . . . . . . . 8 (𝑇 ∈ NrmGrp β†’ (π‘€β€˜(0gβ€˜π‘‡)) = 0)
2118, 20syl 17 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (π‘€β€˜(0gβ€˜π‘‡)) = 0)
2217, 21eqtrd 2766 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜ 0 )) = 0)
23 nmolb2d.1 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝑆 ∈ NrmGrp)
24 nmofval.3 . . . . . . . . 9 𝐿 = (normβ€˜π‘†)
2524, 13nm0 24493 . . . . . . . 8 (𝑆 ∈ NrmGrp β†’ (πΏβ€˜ 0 ) = 0)
2623, 25syl 17 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (πΏβ€˜ 0 ) = 0)
2726oveq2d 7421 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (𝐴 Β· (πΏβ€˜ 0 )) = (𝐴 Β· 0))
2811, 22, 273brtr4d 5173 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜ 0 )) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜ 0 )))
2928adantr 480 . . . 4 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜ 0 )) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜ 0 )))
304, 6, 29pm2.61ne 3021 . . 3 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)))
3130ralrimiva 3140 . 2 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)))
32 nmolb2d.5 . . 3 (πœ‘ β†’ 0 ≀ 𝐴)
33 nmofval.1 . . . 4 𝑁 = (𝑆 normOp 𝑇)
34 nmofval.2 . . . 4 𝑉 = (Baseβ€˜π‘†)
3533, 34, 24, 19nmolb 24589 . . 3 (((𝑆 ∈ NrmGrp ∧ 𝑇 ∈ NrmGrp ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ≀ 𝐴) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)) β†’ (π‘β€˜πΉ) ≀ 𝐴))
3623, 18, 12, 8, 32, 35syl311anc 1381 . 2 (πœ‘ β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (π‘€β€˜(πΉβ€˜π‘₯)) ≀ (𝐴 Β· (πΏβ€˜π‘₯)) β†’ (π‘β€˜πΉ) ≀ 𝐴))
3731, 36mpd 15 1 (πœ‘ β†’ (π‘β€˜πΉ) ≀ 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2934  βˆ€wral 3055   class class class wbr 5141  β€˜cfv 6537  (class class class)co 7405  β„cr 11111  0cc0 11112   Β· cmul 11117   ≀ cle 11253  Basecbs 17153  0gc0g 17394   GrpHom cghm 19138  normcnm 24440  NrmGrpcngp 24441   normOp cnmo 24577
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 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  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 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-er 8705  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-sup 9439  df-inf 9440  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-n0 12477  df-z 12563  df-uz 12827  df-q 12937  df-rp 12981  df-xneg 13098  df-xadd 13099  df-xmul 13100  df-ico 13336  df-0g 17396  df-topgen 17398  df-mgm 18573  df-sgrp 18652  df-mnd 18668  df-grp 18866  df-ghm 19139  df-psmet 21232  df-xmet 21233  df-bl 21235  df-mopn 21236  df-top 22751  df-topon 22768  df-topsp 22790  df-bases 22804  df-xms 24181  df-ms 24182  df-nm 24446  df-ngp 24447  df-nmo 24580
This theorem is referenced by:  nmo0  24607  nmoco  24609  nmotri  24611  nmoid  24614  nmoleub2lem  24996
  Copyright terms: Public domain W3C validator