Theorem pjhth 31379

Description: Projection Theorem: Any Hilbert space vector 𝐴 can be decomposed uniquely into a member 𝑥 of a closed subspace 𝐻 and a member 𝑦 of the complement of the subspace. Theorem 3.7(i) of [Beran] p. 102 (existence part). (Contributed by NM, 23-Oct-1999.) (Revised by Mario Carneiro, 14-May-2014.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
pjhth	⊢ (𝐻 ∈ Cℋ → (𝐻 +ℋ (⊥‘𝐻)) = ℋ)

Proof of Theorem pjhth

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		chsh 31210	. . 3 ⊢ (𝐻 ∈ Cℋ → 𝐻 ∈ Sℋ )
2		shocsh 31270	. . 3 ⊢ (𝐻 ∈ Sℋ → (⊥‘𝐻) ∈ Sℋ )
3		shsss 31299	. . 3 ⊢ ((𝐻 ∈ Sℋ ∧ (⊥‘𝐻) ∈ Sℋ ) → (𝐻 +ℋ (⊥‘𝐻)) ⊆ ℋ)
4	1, 2, 3	syl2anc2 585	. 2 ⊢ (𝐻 ∈ Cℋ → (𝐻 +ℋ (⊥‘𝐻)) ⊆ ℋ)
5		fveq2 6881	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐻 = if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ) → (⊥‘𝐻) = (⊥‘if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ)))
6	5	rexeqdv 3310	. . . . . . 7 ⊢ (𝐻 = if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ) → (∃𝑧 ∈ (⊥‘𝐻)𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧) ↔ ∃𝑧 ∈ (⊥‘if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ))𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧)))
7	6	rexeqbi1dv 3322	. . . . . 6 ⊢ (𝐻 = if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ) → (∃𝑦 ∈ 𝐻 ∃𝑧 ∈ (⊥‘𝐻)𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧) ↔ ∃𝑦 ∈ if (𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ)∃𝑧 ∈ (⊥‘if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ))𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧)))
8	7	imbi2d 340	. . . . 5 ⊢ (𝐻 = if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ) → ((𝑥 ∈ ℋ → ∃𝑦 ∈ 𝐻 ∃𝑧 ∈ (⊥‘𝐻)𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧)) ↔ (𝑥 ∈ ℋ → ∃𝑦 ∈ if (𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ)∃𝑧 ∈ (⊥‘if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ))𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧))))
9		ifchhv 31230	. . . . . 6 ⊢ if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ) ∈ Cℋ
10		id 22	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ℋ → 𝑥 ∈ ℋ)
11	9, 10	pjhthlem2 31378	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ ℋ → ∃𝑦 ∈ if (𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ)∃𝑧 ∈ (⊥‘if(𝐻 ∈ Cℋ , 𝐻, ℋ))𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧))
12	8, 11	dedth 4564	. . . 4 ⊢ (𝐻 ∈ Cℋ → (𝑥 ∈ ℋ → ∃𝑦 ∈ 𝐻 ∃𝑧 ∈ (⊥‘𝐻)𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧)))
13		shsel 31300	. . . . 5 ⊢ ((𝐻 ∈ Sℋ ∧ (⊥‘𝐻) ∈ Sℋ ) → (𝑥 ∈ (𝐻 +ℋ (⊥‘𝐻)) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝐻 ∃𝑧 ∈ (⊥‘𝐻)𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧)))
14	1, 2, 13	syl2anc2 585	. . . 4 ⊢ (𝐻 ∈ Cℋ → (𝑥 ∈ (𝐻 +ℋ (⊥‘𝐻)) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝐻 ∃𝑧 ∈ (⊥‘𝐻)𝑥 = (𝑦 +ℎ 𝑧)))
15	12, 14	sylibrd 259	. . 3 ⊢ (𝐻 ∈ Cℋ → (𝑥 ∈ ℋ → 𝑥 ∈ (𝐻 +ℋ (⊥‘𝐻))))
16	15	ssrdv 3969	. 2 ⊢ (𝐻 ∈ Cℋ → ℋ ⊆ (𝐻 +ℋ (⊥‘𝐻)))
17	4, 16	eqssd 3981	1 ⊢ (𝐻 ∈ Cℋ → (𝐻 +ℋ (⊥‘𝐻)) = ℋ)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∃wrex 3061   ⊆ wss 3931  ifcif 4505  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   ℋchba 30905   +_ℎ cva 30906   S_ℋ csh 30914   C_ℋ cch 30915  ⊥cort 30916   +_ℋ cph 30917

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2708  ax-rep 5254  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-inf2 9660  ax-cc 10454  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211  ax-pre-sup 11212  ax-addf 11213  ax-mulf 11214  ax-hilex 30985  ax-hfvadd 30986  ax-hvcom 30987  ax-hvass 30988  ax-hv0cl 30989  ax-hvaddid 30990  ax-hfvmul 30991  ax-hvmulid 30992  ax-hvmulass 30993  ax-hvdistr1 30994  ax-hvdistr2 30995  ax-hvmul0 30996  ax-hfi 31065  ax-his1 31068  ax-his2 31069  ax-his3 31070  ax-his4 31071  ax-hcompl 31188

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4889  df-int 4928  df-iun 4974  df-iin 4975  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-2o 8486  df-oadd 8489  df-omul 8490  df-er 8724  df-map 8847  df-pm 8848  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-fi 9428  df-sup 9459  df-inf 9460  df-oi 9529  df-card 9958  df-acn 9961  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-div 11900  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-4 12310  df-n0 12507  df-z 12594  df-uz 12858  df-q 12970  df-rp 13014  df-xneg 13133  df-xadd 13134  df-xmul 13135  df-ico 13373  df-icc 13374  df-fz 13530  df-fl 13814  df-seq 14025  df-exp 14085  df-cj 15123  df-re 15124  df-im 15125  df-sqrt 15259  df-abs 15260  df-clim 15509  df-rlim 15510  df-rest 17441  df-topgen 17462  df-psmet 21312  df-xmet 21313  df-met 21314  df-bl 21315  df-mopn 21316  df-fbas 21317  df-fg 21318  df-top 22837  df-topon 22854  df-bases 22889  df-cld 22962  df-ntr 22963  df-cls 22964  df-nei 23041  df-lm 23172  df-haus 23258  df-fil 23789  df-fm 23881  df-flim 23882  df-flf 23883  df-cfil 25212  df-cau 25213  df-cmet 25214  df-grpo 30479  df-gid 30480  df-ginv 30481  df-gdiv 30482  df-ablo 30531  df-vc 30545  df-nv 30578  df-va 30581  df-ba 30582  df-sm 30583  df-0v 30584  df-vs 30585  df-nmcv 30586  df-ims 30587  df-ssp 30708  df-ph 30799  df-cbn 30849  df-hnorm 30954  df-hba 30955  df-hvsub 30957  df-hlim 30958  df-hcau 30959  df-sh 31193  df-ch 31207  df-oc 31238  df-ch0 31239  df-shs 31294

This theorem is referenced by:  pjhtheu  31380  pjeq  31385  axpjpj  31406