Theorem pythi 28038

Description: The Pythagorean theorem for an arbitrary complex inner product (pre-Hilbert) space 𝑈. The square of the norm of the sum of two orthogonal vectors (i.e. whose inner product is 0) is the sum of the squares of their norms. Problem 2 in [Kreyszig] p. 135. This is Metamath 100 proof #4. (Contributed by NM, 17-Apr-2008.) (New usage is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
pyth.1	⊢ 𝑋 = (BaseSet‘𝑈)
pyth.2	⊢ 𝐺 = ( +𝑣 ‘𝑈)
pyth.6	⊢ 𝑁 = (normCV‘𝑈)
pyth.7	⊢ 𝑃 = (·𝑖OLD‘𝑈)
pythi.u	⊢ 𝑈 ∈ CPreHilOLD
pythi.a	⊢ 𝐴 ∈ 𝑋
pythi.b	⊢ 𝐵 ∈ 𝑋

Assertion

Ref	Expression
pythi	⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → ((𝑁‘(𝐴𝐺𝐵))↑2) = (((𝑁‘𝐴)↑2) + ((𝑁‘𝐵)↑2)))

Proof of Theorem pythi

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pyth.1	. . . 4 ⊢ 𝑋 = (BaseSet‘𝑈)
2		pyth.2	. . . 4 ⊢ 𝐺 = ( +𝑣 ‘𝑈)
3		pyth.7	. . . 4 ⊢ 𝑃 = (·𝑖OLD‘𝑈)
4		pythi.u	. . . 4 ⊢ 𝑈 ∈ CPreHilOLD
5		pythi.a	. . . 4 ⊢ 𝐴 ∈ 𝑋
6		pythi.b	. . . 4 ⊢ 𝐵 ∈ 𝑋
7	1, 2, 3, 4, 5, 6, 5, 6	ip2dii 28032	. . 3 ⊢ ((𝐴𝐺𝐵)𝑃(𝐴𝐺𝐵)) = (((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)) + ((𝐴𝑃𝐵) + (𝐵𝑃𝐴)))
8		id 22	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → (𝐴𝑃𝐵) = 0)
9	4	phnvi 28004	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑈 ∈ NrmCVec
10	1, 3	diporthcom 27904	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐵 ∈ 𝑋) → ((𝐴𝑃𝐵) = 0 ↔ (𝐵𝑃𝐴) = 0))
11	9, 5, 6, 10	mp3an 1572	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 ↔ (𝐵𝑃𝐴) = 0)
12	11	biimpi 206	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → (𝐵𝑃𝐴) = 0)
13	8, 12	oveq12d 6809	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → ((𝐴𝑃𝐵) + (𝐵𝑃𝐴)) = (0 + 0))
14		00id 10411	. . . . . 6 ⊢ (0 + 0) = 0
15	13, 14	syl6eq 2821	. . . . 5 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → ((𝐴𝑃𝐵) + (𝐵𝑃𝐴)) = 0)
16	15	oveq2d 6807	. . . 4 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → (((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)) + ((𝐴𝑃𝐵) + (𝐵𝑃𝐴))) = (((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)) + 0))
17	1, 3	dipcl 27900	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → (𝐴𝑃𝐴) ∈ ℂ)
18	9, 5, 5, 17	mp3an 1572	. . . . . 6 ⊢ (𝐴𝑃𝐴) ∈ ℂ
19	1, 3	dipcl 27900	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝐵 ∈ 𝑋 ∧ 𝐵 ∈ 𝑋) → (𝐵𝑃𝐵) ∈ ℂ)
20	9, 6, 6, 19	mp3an 1572	. . . . . 6 ⊢ (𝐵𝑃𝐵) ∈ ℂ
21	18, 20	addcli 10244	. . . . 5 ⊢ ((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)) ∈ ℂ
22	21	addid1i 10423	. . . 4 ⊢ (((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)) + 0) = ((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵))
23	16, 22	syl6eq 2821	. . 3 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → (((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)) + ((𝐴𝑃𝐵) + (𝐵𝑃𝐴))) = ((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)))
24	7, 23	syl5eq 2817	. 2 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → ((𝐴𝐺𝐵)𝑃(𝐴𝐺𝐵)) = ((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)))
25	1, 2	nvgcl 27808	. . . 4 ⊢ ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝐵 ∈ 𝑋) → (𝐴𝐺𝐵) ∈ 𝑋)
26	9, 5, 6, 25	mp3an 1572	. . 3 ⊢ (𝐴𝐺𝐵) ∈ 𝑋
27		pyth.6	. . . 4 ⊢ 𝑁 = (normCV‘𝑈)
28	1, 27, 3	ipidsq 27898	. . 3 ⊢ ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ (𝐴𝐺𝐵) ∈ 𝑋) → ((𝐴𝐺𝐵)𝑃(𝐴𝐺𝐵)) = ((𝑁‘(𝐴𝐺𝐵))↑2))
29	9, 26, 28	mp2an 672	. 2 ⊢ ((𝐴𝐺𝐵)𝑃(𝐴𝐺𝐵)) = ((𝑁‘(𝐴𝐺𝐵))↑2)
30	1, 27, 3	ipidsq 27898	. . . 4 ⊢ ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → (𝐴𝑃𝐴) = ((𝑁‘𝐴)↑2))
31	9, 5, 30	mp2an 672	. . 3 ⊢ (𝐴𝑃𝐴) = ((𝑁‘𝐴)↑2)
32	1, 27, 3	ipidsq 27898	. . . 4 ⊢ ((𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝐵 ∈ 𝑋) → (𝐵𝑃𝐵) = ((𝑁‘𝐵)↑2))
33	9, 6, 32	mp2an 672	. . 3 ⊢ (𝐵𝑃𝐵) = ((𝑁‘𝐵)↑2)
34	31, 33	oveq12i 6803	. 2 ⊢ ((𝐴𝑃𝐴) + (𝐵𝑃𝐵)) = (((𝑁‘𝐴)↑2) + ((𝑁‘𝐵)↑2))
35	24, 29, 34	3eqtr3g 2828	1 ⊢ ((𝐴𝑃𝐵) = 0 → ((𝑁‘(𝐴𝐺𝐵))↑2) = (((𝑁‘𝐴)↑2) + ((𝑁‘𝐵)↑2)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   = wceq 1631   ∈ wcel 2145  ‘cfv 6029  (class class class)co 6791  ℂcc 10134  0cc0 10136   + caddc 10139  2c2 11270  ↑cexp 13060  NrmCVeccnv 27772   +_𝑣 cpv 27773  BaseSetcba 27774  norm_CVcnmcv 27778  ·_𝑖OLDcdip 27888  CPreHil_OLDccphlo 28000

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7094  ax-inf2 8700  ax-cnex 10192  ax-resscn 10193  ax-1cn 10194  ax-icn 10195  ax-addcl 10196  ax-addrcl 10197  ax-mulcl 10198  ax-mulrcl 10199  ax-mulcom 10200  ax-addass 10201  ax-mulass 10202  ax-distr 10203  ax-i2m1 10204  ax-1ne0 10205  ax-1rid 10206  ax-rnegex 10207  ax-rrecex 10208  ax-cnre 10209  ax-pre-lttri 10210  ax-pre-lttrn 10211  ax-pre-ltadd 10212  ax-pre-mulgt0 10213  ax-pre-sup 10214  ax-addf 10215  ax-mulf 10216

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-fal 1637  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-se 5209  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5821  df-ord 5867  df-on 5868  df-lim 5869  df-suc 5870  df-iota 5992  df-fun 6031  df-fn 6032  df-f 6033  df-f1 6034  df-fo 6035  df-f1o 6036  df-fv 6037  df-isom 6038  df-riota 6752  df-ov 6794  df-oprab 6795  df-mpt2 6796  df-om 7211  df-1st 7313  df-2nd 7314  df-wrecs 7557  df-recs 7619  df-rdg 7657  df-1o 7711  df-oadd 7715  df-er 7894  df-en 8108  df-dom 8109  df-sdom 8110  df-fin 8111  df-sup 8502  df-oi 8569  df-card 8963  df-pnf 10276  df-mnf 10277  df-xr 10278  df-ltxr 10279  df-le 10280  df-sub 10468  df-neg 10469  df-div 10885  df-nn 11221  df-2 11279  df-3 11280  df-4 11281  df-n0 11493  df-z 11578  df-uz 11887  df-rp 12029  df-fz 12527  df-fzo 12667  df-seq 13002  df-exp 13061  df-hash 13315  df-cj 14040  df-re 14041  df-im 14042  df-sqrt 14176  df-abs 14177  df-clim 14420  df-sum 14618  df-grpo 27680  df-gid 27681  df-ginv 27682  df-ablo 27732  df-vc 27747  df-nv 27780  df-va 27783  df-ba 27784  df-sm 27785  df-0v 27786  df-nmcv 27788  df-dip 27889  df-ph 28001

This theorem is referenced by: (None)