HSE Home Hilbert Space Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  rnbra Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem rnbra 31347
Description: The set of bras equals the set of continuous linear functionals. (Contributed by NM, 26-May-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
rnbra ran bra = (LinFn ∩ ContFn)

Proof of Theorem rnbra
Dummy variables π‘₯ 𝑦 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lnfncnbd 31297 . . . 4 (𝑑 ∈ LinFn β†’ (𝑑 ∈ ContFn ↔ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ))
21pm5.32i 575 . . 3 ((𝑑 ∈ LinFn ∧ 𝑑 ∈ ContFn) ↔ (𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ))
3 elin 3963 . . 3 (𝑑 ∈ (LinFn ∩ ContFn) ↔ (𝑑 ∈ LinFn ∧ 𝑑 ∈ ContFn))
4 ax-hilex 30239 . . . . . . 7 β„‹ ∈ V
54mptex 7221 . . . . . 6 (𝑦 ∈ β„‹ ↦ (𝑦 Β·ih π‘₯)) ∈ V
6 df-bra 31090 . . . . . 6 bra = (π‘₯ ∈ β„‹ ↦ (𝑦 ∈ β„‹ ↦ (𝑦 Β·ih π‘₯)))
75, 6fnmpti 6690 . . . . 5 bra Fn β„‹
8 fvelrnb 6949 . . . . 5 (bra Fn β„‹ β†’ (𝑑 ∈ ran bra ↔ βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ (braβ€˜π‘₯) = 𝑑))
97, 8ax-mp 5 . . . 4 (𝑑 ∈ ran bra ↔ βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ (braβ€˜π‘₯) = 𝑑)
10 bralnfn 31188 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ β„‹ β†’ (braβ€˜π‘₯) ∈ LinFn)
11 brabn 31346 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ β„‹ β†’ (normfnβ€˜(braβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ)
1210, 11jca 512 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ β„‹ β†’ ((braβ€˜π‘₯) ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜(braβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ))
13 eleq1 2821 . . . . . . . 8 ((braβ€˜π‘₯) = 𝑑 β†’ ((braβ€˜π‘₯) ∈ LinFn ↔ 𝑑 ∈ LinFn))
14 fveq2 6888 . . . . . . . . 9 ((braβ€˜π‘₯) = 𝑑 β†’ (normfnβ€˜(braβ€˜π‘₯)) = (normfnβ€˜π‘‘))
1514eleq1d 2818 . . . . . . . 8 ((braβ€˜π‘₯) = 𝑑 β†’ ((normfnβ€˜(braβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ ↔ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ))
1613, 15anbi12d 631 . . . . . . 7 ((braβ€˜π‘₯) = 𝑑 β†’ (((braβ€˜π‘₯) ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜(braβ€˜π‘₯)) ∈ ℝ) ↔ (𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ)))
1712, 16syl5ibcom 244 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ β„‹ β†’ ((braβ€˜π‘₯) = 𝑑 β†’ (𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ)))
1817rexlimiv 3148 . . . . 5 (βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ (braβ€˜π‘₯) = 𝑑 β†’ (𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ))
19 riesz1 31305 . . . . . . 7 (𝑑 ∈ LinFn β†’ ((normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ ↔ βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ (π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯)))
2019biimpa 477 . . . . . 6 ((𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ (π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯))
21 braval 31184 . . . . . . . . . . 11 ((π‘₯ ∈ β„‹ ∧ 𝑦 ∈ β„‹) β†’ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯))
22 eqtr3 2758 . . . . . . . . . . . 12 ((((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯) ∧ (π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯)) β†’ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (π‘‘β€˜π‘¦))
2322ex 413 . . . . . . . . . . 11 (((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯) β†’ ((π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯) β†’ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (π‘‘β€˜π‘¦)))
2421, 23syl 17 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ β„‹ ∧ 𝑦 ∈ β„‹) β†’ ((π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯) β†’ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (π‘‘β€˜π‘¦)))
2524ralimdva 3167 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ β„‹ β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ (π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯) β†’ βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (π‘‘β€˜π‘¦)))
2625adantl 482 . . . . . . . 8 (((𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ) ∧ π‘₯ ∈ β„‹) β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ (π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯) β†’ βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (π‘‘β€˜π‘¦)))
27 brafn 31187 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ β„‹ β†’ (braβ€˜π‘₯): β„‹βŸΆβ„‚)
28 lnfnf 31124 . . . . . . . . . 10 (𝑑 ∈ LinFn β†’ 𝑑: β„‹βŸΆβ„‚)
2928adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ) β†’ 𝑑: β„‹βŸΆβ„‚)
30 ffn 6714 . . . . . . . . . 10 ((braβ€˜π‘₯): β„‹βŸΆβ„‚ β†’ (braβ€˜π‘₯) Fn β„‹)
31 ffn 6714 . . . . . . . . . 10 (𝑑: β„‹βŸΆβ„‚ β†’ 𝑑 Fn β„‹)
32 eqfnfv 7029 . . . . . . . . . 10 (((braβ€˜π‘₯) Fn β„‹ ∧ 𝑑 Fn β„‹) β†’ ((braβ€˜π‘₯) = 𝑑 ↔ βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (π‘‘β€˜π‘¦)))
3330, 31, 32syl2an 596 . . . . . . . . 9 (((braβ€˜π‘₯): β„‹βŸΆβ„‚ ∧ 𝑑: β„‹βŸΆβ„‚) β†’ ((braβ€˜π‘₯) = 𝑑 ↔ βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (π‘‘β€˜π‘¦)))
3427, 29, 33syl2anr 597 . . . . . . . 8 (((𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ) ∧ π‘₯ ∈ β„‹) β†’ ((braβ€˜π‘₯) = 𝑑 ↔ βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ ((braβ€˜π‘₯)β€˜π‘¦) = (π‘‘β€˜π‘¦)))
3526, 34sylibrd 258 . . . . . . 7 (((𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ) ∧ π‘₯ ∈ β„‹) β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ (π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯) β†’ (braβ€˜π‘₯) = 𝑑))
3635reximdva 3168 . . . . . 6 ((𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ) β†’ (βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ βˆ€π‘¦ ∈ β„‹ (π‘‘β€˜π‘¦) = (𝑦 Β·ih π‘₯) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ (braβ€˜π‘₯) = 𝑑))
3720, 36mpd 15 . . . . 5 ((𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ (braβ€˜π‘₯) = 𝑑)
3818, 37impbii 208 . . . 4 (βˆƒπ‘₯ ∈ β„‹ (braβ€˜π‘₯) = 𝑑 ↔ (𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ))
399, 38bitri 274 . . 3 (𝑑 ∈ ran bra ↔ (𝑑 ∈ LinFn ∧ (normfnβ€˜π‘‘) ∈ ℝ))
402, 3, 393bitr4ri 303 . 2 (𝑑 ∈ ran bra ↔ 𝑑 ∈ (LinFn ∩ ContFn))
4140eqriv 2729 1 ran bra = (LinFn ∩ ContFn)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ€wral 3061  βˆƒwrex 3070   ∩ cin 3946   ↦ cmpt 5230  ran crn 5676   Fn wfn 6535  βŸΆwf 6536  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  β„‚cc 11104  β„cr 11105   β„‹chba 30159   Β·ih csp 30162  normfncnmf 30191  ContFnccnfn 30193  LinFnclf 30194  bracbr 30196
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cc 10426  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185  ax-mulf 11186  ax-hilex 30239  ax-hfvadd 30240  ax-hvcom 30241  ax-hvass 30242  ax-hv0cl 30243  ax-hvaddid 30244  ax-hfvmul 30245  ax-hvmulid 30246  ax-hvmulass 30247  ax-hvdistr1 30248  ax-hvdistr2 30249  ax-hvmul0 30250  ax-hfi 30319  ax-his1 30322  ax-his2 30323  ax-his3 30324  ax-his4 30325  ax-hcompl 30442
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7666  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-oadd 8466  df-omul 8467  df-er 8699  df-map 8818  df-pm 8819  df-ixp 8888  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-fi 9402  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-card 9930  df-acn 9933  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-ioo 13324  df-ico 13326  df-icc 13327  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-fl 13753  df-seq 13963  df-exp 14024  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-clim 15428  df-rlim 15429  df-sum 15629  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-starv 17208  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-unif 17216  df-hom 17217  df-cco 17218  df-rest 17364  df-topn 17365  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-topgen 17385  df-pt 17386  df-prds 17389  df-xrs 17444  df-qtop 17449  df-imas 17450  df-xps 17452  df-mre 17526  df-mrc 17527  df-acs 17529  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-submnd 18668  df-mulg 18945  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-met 20930  df-bl 20931  df-mopn 20932  df-fbas 20933  df-fg 20934  df-cnfld 20937  df-top 22387  df-topon 22404  df-topsp 22426  df-bases 22440  df-cld 22514  df-ntr 22515  df-cls 22516  df-nei 22593  df-cn 22722  df-cnp 22723  df-lm 22724  df-t1 22809  df-haus 22810  df-tx 23057  df-hmeo 23250  df-fil 23341  df-fm 23433  df-flim 23434  df-flf 23435  df-xms 23817  df-ms 23818  df-tms 23819  df-cfil 24763  df-cau 24764  df-cmet 24765  df-grpo 29733  df-gid 29734  df-ginv 29735  df-gdiv 29736  df-ablo 29785  df-vc 29799  df-nv 29832  df-va 29835  df-ba 29836  df-sm 29837  df-0v 29838  df-vs 29839  df-nmcv 29840  df-ims 29841  df-dip 29941  df-ssp 29962  df-ph 30053  df-cbn 30103  df-hnorm 30208  df-hba 30209  df-hvsub 30211  df-hlim 30212  df-hcau 30213  df-sh 30447  df-ch 30461  df-oc 30492  df-ch0 30493  df-nmfn 31085  df-nlfn 31086  df-cnfn 31087  df-lnfn 31088  df-bra 31090
This theorem is referenced by:  bra11  31348  cnvbraval  31350
  Copyright terms: Public domain W3C validator