normlem3 - Hilbert Space Explorer

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Theorem normlem3 31201

Description: Lemma used to derive properties of norm. Part of Theorem 3.3(ii) of [Beran] p. 97. (Contributed by NM, 21-Aug-1999.) (New usage is discouraged.)

**Hypotheses**
Ref	Expression
normlem1.1	⊢ 𝑆 ∈ ℂ
normlem1.2	⊢ 𝐹 ∈ ℋ
normlem1.3	⊢ 𝐺 ∈ ℋ
normlem2.4	⊢ 𝐵 = -(((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹)))
normlem3.5	⊢ 𝐴 = (𝐺 ·_ih 𝐺)
normlem3.6	⊢ 𝐶 = (𝐹 ·_ih 𝐹)
normlem3.7	⊢ 𝑅 ∈ ℝ

**Assertion**
Ref	Expression
normlem3	⊢ (((𝐴 · (𝑅↑2)) + (𝐵 · 𝑅)) + 𝐶) = (((𝐹 ·_ih 𝐹) + (((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺))) + (((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺))))

**Proof of Theorem normlem3**
Step	Hyp	Ref	Expression
1		normlem3.6	. . 3 ⊢ 𝐶 = (𝐹 ·_ih 𝐹)
2		normlem3.5	. . . . . . 7 ⊢ 𝐴 = (𝐺 ·_ih 𝐺)
3		normlem1.3	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐺 ∈ ℋ
4	3, 3	hicli 31170	. . . . . . 7 ⊢ (𝐺 ·_ih 𝐺) ∈ ℂ
5	2, 4	eqeltri 2833	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 ∈ ℂ
6		normlem3.7	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑅 ∈ ℝ
7	6	recni 11153	. . . . . . 7 ⊢ 𝑅 ∈ ℂ
8	7	sqcli 14137	. . . . . 6 ⊢ (𝑅↑2) ∈ ℂ
9	5, 8	mulcli 11146	. . . . 5 ⊢ (𝐴 · (𝑅↑2)) ∈ ℂ
10		normlem1.1	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑆 ∈ ℂ
11		normlem1.2	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐹 ∈ ℋ
12		normlem2.4	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐵 = -(((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹)))
13	10, 11, 3, 12	normlem2 31200	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 ∈ ℝ
14	13	recni 11153	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 ∈ ℂ
15	14, 7	mulcli 11146	. . . . 5 ⊢ (𝐵 · 𝑅) ∈ ℂ
16	9, 15	addcomi 11331	. . . 4 ⊢ ((𝐴 · (𝑅↑2)) + (𝐵 · 𝑅)) = ((𝐵 · 𝑅) + (𝐴 · (𝑅↑2)))
17	10	cjcli 15125	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∗‘𝑆) ∈ ℂ
18	11, 3	hicli 31170	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ·_ih 𝐺) ∈ ℂ
19	17, 18	mulcli 11146	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) ∈ ℂ
20	3, 11	hicli 31170	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐺 ·_ih 𝐹) ∈ ℂ
21	10, 20	mulcli 11146	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹)) ∈ ℂ
22	19, 21	addcli 11145	. . . . . . . 8 ⊢ (((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹))) ∈ ℂ
23	22, 7	mulneg1i 11590	. . . . . . 7 ⊢ (-(((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹))) · 𝑅) = -((((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹))) · 𝑅)
24	12	oveq1i 7371	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 · 𝑅) = (-(((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹))) · 𝑅)
25	22, 7	mulneg2i 11591	. . . . . . 7 ⊢ ((((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹))) · -𝑅) = -((((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹))) · 𝑅)
26	23, 24, 25	3eqtr4i 2770	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 · 𝑅) = ((((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹))) · -𝑅)
27	7	negcli 11456	. . . . . . 7 ⊢ -𝑅 ∈ ℂ
28	19, 21, 27	adddiri 11152	. . . . . 6 ⊢ ((((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹))) · -𝑅) = ((((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) · -𝑅) + ((𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹)) · -𝑅))
29	17, 18, 27	mul32i 11336	. . . . . . 7 ⊢ (((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) · -𝑅) = (((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺))
30	10, 20, 27	mul32i 11336	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹)) · -𝑅) = ((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹))
31	29, 30	oveq12i 7373	. . . . . 6 ⊢ ((((∗‘𝑆) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) · -𝑅) + ((𝑆 · (𝐺 ·_ih 𝐹)) · -𝑅)) = ((((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + ((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)))
32	26, 28, 31	3eqtri 2764	. . . . 5 ⊢ (𝐵 · 𝑅) = ((((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + ((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)))
33	2	oveq2i 7372	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅↑2) · 𝐴) = ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺))
34	8, 5, 33	mulcomli 11148	. . . . 5 ⊢ (𝐴 · (𝑅↑2)) = ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺))
35	32, 34	oveq12i 7373	. . . 4 ⊢ ((𝐵 · 𝑅) + (𝐴 · (𝑅↑2))) = (((((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + ((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹))) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺)))
36	17, 27	mulcli 11146	. . . . . 6 ⊢ ((∗‘𝑆) · -𝑅) ∈ ℂ
37	36, 18	mulcli 11146	. . . . 5 ⊢ (((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) ∈ ℂ
38	10, 27	mulcli 11146	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 · -𝑅) ∈ ℂ
39	38, 20	mulcli 11146	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) ∈ ℂ
40	8, 4	mulcli 11146	. . . . 5 ⊢ ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺)) ∈ ℂ
41	37, 39, 40	addassi 11149	. . . 4 ⊢ (((((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + ((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹))) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺))) = ((((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺))))
42	16, 35, 41	3eqtri 2764	. . 3 ⊢ ((𝐴 · (𝑅↑2)) + (𝐵 · 𝑅)) = ((((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺))))
43	1, 42	oveq12i 7373	. 2 ⊢ (𝐶 + ((𝐴 · (𝑅↑2)) + (𝐵 · 𝑅))) = ((𝐹 ·_ih 𝐹) + ((((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺)))))
44	9, 15	addcli 11145	. . 3 ⊢ ((𝐴 · (𝑅↑2)) + (𝐵 · 𝑅)) ∈ ℂ
45	11, 11	hicli 31170	. . . 4 ⊢ (𝐹 ·_ih 𝐹) ∈ ℂ
46	1, 45	eqeltri 2833	. . 3 ⊢ 𝐶 ∈ ℂ
47	44, 46	addcomi 11331	. 2 ⊢ (((𝐴 · (𝑅↑2)) + (𝐵 · 𝑅)) + 𝐶) = (𝐶 + ((𝐴 · (𝑅↑2)) + (𝐵 · 𝑅)))
48	39, 40	addcli 11145	. . 3 ⊢ (((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺))) ∈ ℂ
49	45, 37, 48	addassi 11149	. 2 ⊢ (((𝐹 ·_ih 𝐹) + (((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺))) + (((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺)))) = ((𝐹 ·_ih 𝐹) + ((((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺)) + (((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺)))))
50	43, 47, 49	3eqtr4i 2770	1 ⊢ (((𝐴 · (𝑅↑2)) + (𝐵 · 𝑅)) + 𝐶) = (((𝐹 ·_ih 𝐹) + (((∗‘𝑆) · -𝑅) · (𝐹 ·_ih 𝐺))) + (((𝑆 · -𝑅) · (𝐺 ·_ih 𝐹)) + ((𝑅↑2) · (𝐺 ·_ih 𝐺))))

Colors of variables: wff setvar class

Syntax hints: = wceq 1542 ∈ wcel 2114 ‘cfv 6493 (class class class)co 7361 ℂcc 11030 ℝcr 11031 + caddc 11035 · cmul 11037 -cneg 11372 2c2 12230 ↑cexp 14017 ∗ccj 15052 ℋchba 31008 ·_ih csp 31011

This theorem was proved from axioms: ax-mp 5 ax-1 6 ax-2 7 ax-3 8 ax-gen 1797 ax-4 1811 ax-5 1912 ax-6 1969 ax-7 2010 ax-8 2116 ax-9 2124 ax-10 2147 ax-11 2163 ax-12 2185 ax-ext 2709 ax-sep 5232 ax-nul 5242 ax-pow 5303 ax-pr 5371 ax-un 7683 ax-cnex 11088 ax-resscn 11089 ax-1cn 11090 ax-icn 11091 ax-addcl 11092 ax-addrcl 11093 ax-mulcl 11094 ax-mulrcl 11095 ax-mulcom 11096 ax-addass 11097 ax-mulass 11098 ax-distr 11099 ax-i2m1 11100 ax-1ne0 11101 ax-1rid 11102 ax-rnegex 11103 ax-rrecex 11104 ax-cnre 11105 ax-pre-lttri 11106 ax-pre-lttrn 11107 ax-pre-ltadd 11108 ax-pre-mulgt0 11109 ax-hfi 31168 ax-his1 31171

This theorem depends on definitions: df-bi 207 df-an 396 df-or 849 df-3or 1088 df-3an 1089 df-tru 1545 df-fal 1555 df-ex 1782 df-nf 1786 df-sb 2069 df-mo 2540 df-eu 2570 df-clab 2716 df-cleq 2729 df-clel 2812 df-nfc 2886 df-ne 2934 df-nel 3038 df-ral 3053 df-rex 3063 df-rmo 3343 df-reu 3344 df-rab 3391 df-v 3432 df-sbc 3730 df-csb 3839 df-dif 3893 df-un 3895 df-in 3897 df-ss 3907 df-pss 3910 df-nul 4275 df-if 4468 df-pw 4544 df-sn 4569 df-pr 4571 df-op 4575 df-uni 4852 df-iun 4936 df-br 5087 df-opab 5149 df-mpt 5168 df-tr 5194 df-id 5520 df-eprel 5525 df-po 5533 df-so 5534 df-fr 5578 df-we 5580 df-xp 5631 df-rel 5632 df-cnv 5633 df-co 5634 df-dm 5635 df-rn 5636 df-res 5637 df-ima 5638 df-pred 6260 df-ord 6321 df-on 6322 df-lim 6323 df-suc 6324 df-iota 6449 df-fun 6495 df-fn 6496 df-f 6497 df-f1 6498 df-fo 6499 df-f1o 6500 df-fv 6501 df-riota 7318 df-ov 7364 df-oprab 7365 df-mpo 7366 df-om 7812 df-2nd 7937 df-frecs 8225 df-wrecs 8256 df-recs 8305 df-rdg 8343 df-er 8637 df-en 8888 df-dom 8889 df-sdom 8890 df-pnf 11175 df-mnf 11176 df-xr 11177 df-ltxr 11178 df-le 11179 df-sub 11373 df-neg 11374 df-div 11802 df-nn 12169 df-2 12238 df-n0 12432 df-z 12519 df-uz 12783 df-seq 13958 df-exp 14018 df-cj 15055 df-re 15056 df-im 15057

This theorem is referenced by: normlem4 31202

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