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Theorem normpar2i 31176
Description: Corollary of parallelogram law for norms. Part of Lemma 3.6 of [Beran] p. 100. (Contributed by NM, 5-Oct-1999.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
normpar2.1 𝐴 ∈ ℋ
normpar2.2 𝐵 ∈ ℋ
normpar2.3 𝐶 ∈ ℋ
Assertion
Ref Expression
normpar2i ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2) = (((2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) − ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2))

Proof of Theorem normpar2i
StepHypRef Expression
1 normpar2.1 . . . . . . 7 𝐴 ∈ ℋ
2 normpar2.2 . . . . . . 7 𝐵 ∈ ℋ
31, 2hvaddcli 31038 . . . . . 6 (𝐴 + 𝐵) ∈ ℋ
4 2cn 12342 . . . . . . 7 2 ∈ ℂ
5 normpar2.3 . . . . . . 7 𝐶 ∈ ℋ
64, 5hvmulcli 31034 . . . . . 6 (2 · 𝐶) ∈ ℋ
73, 6hvsubcli 31041 . . . . 5 ((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) ∈ ℋ
87normcli 31151 . . . 4 (norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶))) ∈ ℝ
98resqcli 14226 . . 3 ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) ∈ ℝ
109recni 11276 . 2 ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) ∈ ℂ
111, 2hvsubcli 31041 . . . . 5 (𝐴 𝐵) ∈ ℋ
1211normcli 31151 . . . 4 (norm‘(𝐴 𝐵)) ∈ ℝ
1312resqcli 14226 . . 3 ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2) ∈ ℝ
1413recni 11276 . 2 ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2) ∈ ℂ
15 4cn 12352 . . . . 5 4 ∈ ℂ
161, 5hvsubcli 31041 . . . . . . . 8 (𝐴 𝐶) ∈ ℋ
1716normcli 31151 . . . . . . 7 (norm‘(𝐴 𝐶)) ∈ ℝ
1817resqcli 14226 . . . . . 6 ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2) ∈ ℝ
1918recni 11276 . . . . 5 ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2) ∈ ℂ
2015, 19mulcli 11269 . . . 4 (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) ∈ ℂ
212, 5hvsubcli 31041 . . . . . . . 8 (𝐵 𝐶) ∈ ℋ
2221normcli 31151 . . . . . . 7 (norm‘(𝐵 𝐶)) ∈ ℝ
2322resqcli 14226 . . . . . 6 ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2) ∈ ℝ
2423recni 11276 . . . . 5 ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2) ∈ ℂ
2515, 24mulcli 11269 . . . 4 (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) ∈ ℂ
26 2ne0 12371 . . . 4 2 ≠ 0
2720, 25, 4, 26divdiri 12025 . . 3 (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) / 2) = (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) / 2) + ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) / 2))
2820, 25addcomi 11453 . . . . . . 7 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) = ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)))
29 neg1cn 12381 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -1 ∈ ℂ
3029, 6hvmulcli 31034 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-1 · (2 · 𝐶)) ∈ ℋ
3129, 11hvmulcli 31034 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-1 · (𝐴 𝐵)) ∈ ℋ
323, 30, 31hvadd32i 31074 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) + (-1 · (2 · 𝐶)))
333, 6hvsubvali 31040 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) = ((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶)))
3433oveq1i 7442 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (-1 · (𝐴 𝐵)))
354, 2hvmulcli 31034 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (2 · 𝐵) ∈ ℋ
3635, 6hvsubvali 31040 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 · 𝐵) − (2 · 𝐶)) = ((2 · 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶)))
371, 2hvcomi 31039 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐴 + 𝐵) = (𝐵 + 𝐴)
381, 2hvnegdii 31082 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (-1 · (𝐴 𝐵)) = (𝐵 𝐴)
3937, 38oveq12i 7444 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = ((𝐵 + 𝐴) + (𝐵 𝐴))
402, 1hvsubcan2i 31084 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐵 + 𝐴) + (𝐵 𝐴)) = (2 · 𝐵)
4139, 40eqtri 2764 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = (2 · 𝐵)
4241oveq1i 7442 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) + (-1 · (2 · 𝐶))) = ((2 · 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶)))
4336, 42eqtr4i 2767 . . . . . . . . . . . . . 14 ((2 · 𝐵) − (2 · 𝐶)) = (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) + (-1 · (2 · 𝐶)))
4432, 34, 433eqtr4i 2774 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = ((2 · 𝐵) − (2 · 𝐶))
457, 11hvsubvali 31040 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)) = (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (-1 · (𝐴 𝐵)))
464, 2, 5hvsubdistr1i 31072 . . . . . . . . . . . . 13 (2 · (𝐵 𝐶)) = ((2 · 𝐵) − (2 · 𝐶))
4744, 45, 463eqtr4i 2774 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)) = (2 · (𝐵 𝐶))
4847fveq2i 6908 . . . . . . . . . . 11 (norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵))) = (norm‘(2 · (𝐵 𝐶)))
494, 21norm-iii-i 31159 . . . . . . . . . . 11 (norm‘(2 · (𝐵 𝐶))) = ((abs‘2) · (norm‘(𝐵 𝐶)))
50 0le2 12369 . . . . . . . . . . . . 13 0 ≤ 2
51 2re 12341 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℝ
5251absidi 15417 . . . . . . . . . . . . 13 (0 ≤ 2 → (abs‘2) = 2)
5350, 52ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 (abs‘2) = 2
5453oveq1i 7442 . . . . . . . . . . 11 ((abs‘2) · (norm‘(𝐵 𝐶))) = (2 · (norm‘(𝐵 𝐶)))
5548, 49, 543eqtri 2768 . . . . . . . . . 10 (norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵))) = (2 · (norm‘(𝐵 𝐶)))
5655oveq1i 7442 . . . . . . . . 9 ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) = ((2 · (norm‘(𝐵 𝐶)))↑2)
5722recni 11276 . . . . . . . . . 10 (norm‘(𝐵 𝐶)) ∈ ℂ
584, 57sqmuli 14224 . . . . . . . . 9 ((2 · (norm‘(𝐵 𝐶)))↑2) = ((2↑2) · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
59 sq2 14237 . . . . . . . . . 10 (2↑2) = 4
6059oveq1i 7442 . . . . . . . . 9 ((2↑2) · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) = (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
6156, 58, 603eqtri 2768 . . . . . . . 8 ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) = (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
621, 2hvsubcan2i 31084 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 + 𝐵) + (𝐴 𝐵)) = (2 · 𝐴)
6362oveq1i 7442 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + 𝐵) + (𝐴 𝐵)) + (-1 · (2 · 𝐶))) = ((2 · 𝐴) + (-1 · (2 · 𝐶)))
643, 30, 11hvadd32i 31074 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (𝐴 𝐵)) = (((𝐴 + 𝐵) + (𝐴 𝐵)) + (-1 · (2 · 𝐶)))
654, 1hvmulcli 31034 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 · 𝐴) ∈ ℋ
6665, 6hvsubvali 31040 . . . . . . . . . . . . . 14 ((2 · 𝐴) − (2 · 𝐶)) = ((2 · 𝐴) + (-1 · (2 · 𝐶)))
6763, 64, 663eqtr4i 2774 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (𝐴 𝐵)) = ((2 · 𝐴) − (2 · 𝐶))
6833oveq1i 7442 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)) = (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (𝐴 𝐵))
694, 1, 5hvsubdistr1i 31072 . . . . . . . . . . . . 13 (2 · (𝐴 𝐶)) = ((2 · 𝐴) − (2 · 𝐶))
7067, 68, 693eqtr4i 2774 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)) = (2 · (𝐴 𝐶))
7170fveq2i 6908 . . . . . . . . . . 11 (norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵))) = (norm‘(2 · (𝐴 𝐶)))
724, 16norm-iii-i 31159 . . . . . . . . . . 11 (norm‘(2 · (𝐴 𝐶))) = ((abs‘2) · (norm‘(𝐴 𝐶)))
7353oveq1i 7442 . . . . . . . . . . 11 ((abs‘2) · (norm‘(𝐴 𝐶))) = (2 · (norm‘(𝐴 𝐶)))
7471, 72, 733eqtri 2768 . . . . . . . . . 10 (norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵))) = (2 · (norm‘(𝐴 𝐶)))
7574oveq1i 7442 . . . . . . . . 9 ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2) = ((2 · (norm‘(𝐴 𝐶)))↑2)
7617recni 11276 . . . . . . . . . 10 (norm‘(𝐴 𝐶)) ∈ ℂ
774, 76sqmuli 14224 . . . . . . . . 9 ((2 · (norm‘(𝐴 𝐶)))↑2) = ((2↑2) · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
7859oveq1i 7442 . . . . . . . . 9 ((2↑2) · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) = (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
7975, 77, 783eqtri 2768 . . . . . . . 8 ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2) = (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
8061, 79oveq12i 7444 . . . . . . 7 (((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) + ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2)) = ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)))
8128, 80eqtr4i 2767 . . . . . 6 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) = (((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) + ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2))
827, 11normpari 31174 . . . . . 6 (((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) + ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2)) = ((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)))
8381, 82eqtri 2764 . . . . 5 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) = ((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)))
8483oveq1i 7442 . . . 4 (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) / 2) = (((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2))) / 2)
854, 10mulcli 11269 . . . . 5 (2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) ∈ ℂ
864, 14mulcli 11269 . . . . 5 (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) ∈ ℂ
8785, 86, 4, 26divdiri 12025 . . . 4 (((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2))) / 2) = (((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) / 2) + ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) / 2))
8810, 4, 26divcan3i 12014 . . . . 5 ((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) / 2) = ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)
8914, 4, 26divcan3i 12014 . . . . 5 ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) / 2) = ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)
9088, 89oveq12i 7444 . . . 4 (((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) / 2) + ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) / 2)) = (((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) + ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2))
9184, 87, 903eqtri 2768 . . 3 (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) / 2) = (((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) + ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2))
9215, 19, 4, 26div23i 12026 . . . . 5 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) / 2) = ((4 / 2) · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
93 4d2e2 12437 . . . . . 6 (4 / 2) = 2
9493oveq1i 7442 . . . . 5 ((4 / 2) · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) = (2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
9592, 94eqtri 2764 . . . 4 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) / 2) = (2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
9615, 24, 4, 26div23i 12026 . . . . 5 ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) / 2) = ((4 / 2) · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
9793oveq1i 7442 . . . . 5 ((4 / 2) · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) = (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
9896, 97eqtri 2764 . . . 4 ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) / 2) = (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
9995, 98oveq12i 7444 . . 3 (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) / 2) + ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) / 2)) = ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)))
10027, 91, 993eqtr3i 2772 . 2 (((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) + ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) = ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)))
10110, 14, 100mvlladdi 11528 1 ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2) = (((2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) − ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1539  wcel 2107   class class class wbr 5142  cfv 6560  (class class class)co 7432  0cc0 11156  1c1 11157   + caddc 11159   · cmul 11161  cle 11297  cmin 11493  -cneg 11494   / cdiv 11921  2c2 12322  4c4 12324  cexp 14103  abscabs 15274  chba 30939   + cva 30940   · csm 30941  normcno 30943   cmv 30945
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233  ax-pre-sup 11234  ax-hfvadd 31020  ax-hvcom 31021  ax-hvass 31022  ax-hv0cl 31023  ax-hvaddid 31024  ax-hfvmul 31025  ax-hvmulid 31026  ax-hvmulass 31027  ax-hvdistr1 31028  ax-hvdistr2 31029  ax-hvmul0 31030  ax-hfi 31099  ax-his1 31102  ax-his2 31103  ax-his3 31104  ax-his4 31105
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-iun 4992  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-er 8746  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-sup 9483  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-div 11922  df-nn 12268  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12880  df-rp 13036  df-seq 14044  df-exp 14104  df-cj 15139  df-re 15140  df-im 15141  df-sqrt 15275  df-abs 15276  df-hnorm 30988  df-hvsub 30991
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