HomeHome Hilbert Space Explorer < Previous   Next >
Related theorems
GIF version

Theorem projlem18 5210
Description: Part of Lemma 3.6 of [Beran] p. 101, top. Used by projlem19 5211.
Hypotheses
Ref Expression
projlem11.1 A ∈ ℋ
projlem11.2 HC
projlem11.3 S = {u ∈ ℝ∣∃vH u = -(norm ‘(vv A))}
projlem11.4 R = -sup(S, ℝ, < )
projlem18.5 BH
projlem18.6 CH
Assertion
Ref Expression
projlem18 (4 · (R↑2)) ≤ ((norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))↑2)
Distinct variable group(s):   v,u,A   u,H,v

Proof of Theorem projlem18
StepHypRef Expression
1 2cn 4471 . . . 4 2 ∈ ℂ
2 projlem11.1 . . . . . 6 A ∈ ℋ
3 projlem11.2 . . . . . 6 HC
4 projlem11.3 . . . . . 6 S = {u ∈ ℝ∣∃vH u = -(norm ‘(vv A))}
5 projlem11.4 . . . . . 6 R = -sup(S, ℝ, < )
62, 3, 4, 5projlem11 5203 . . . . 5 R ∈ ℝ
76recn 4098 . . . 4 R ∈ ℂ
81, 7sqmul 4688 . . 3 ((2 · R)↑2) = ((2↑2) · (R↑2))
9 sq2 4710 . . . 4 (2↑2) = 4
109opreq1i 3009 . . 3 ((2↑2) · (R↑2)) = (4 · (R↑2))
118, 10eqtr2 1120 . 2 (4 · (R↑2)) = ((2 · R)↑2)
12 1cn 4101 . . . . . . . 8 1 ∈ ℂ
13 2re 4470 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℝ
14 2pos 4479 . . . . . . . . 9 0 < 2
1513, 14gt0ne0i 4345 . . . . . . . 8 2 ≠ 0
1612, 1, 15divcl 4221 . . . . . . 7 (1 / 2) ∈ ℂ
17 projlem18.5 . . . . . . . 8 BH
18 projlem18.6 . . . . . . . 8 CH
193chshi 5132 . . . . . . . . 9 HS
20 shaddclt 5123 . . . . . . . . 9 (HS → ((BHCH) → (B +v C) ∈ H))
2119, 20ax-mp 6 . . . . . . . 8 ((BHCH) → (B +v C) ∈ H)
2217, 18, 21mp2an 520 . . . . . . 7 (B +v C) ∈ H
23 shmulclt 5124 . . . . . . . 8 (HS → (((1 / 2) ∈ ℂ ∧ (B +v C) ∈ H) → ((1 / 2) ·s (B +v C)) ∈ H))
2419, 23ax-mp 6 . . . . . . 7 (((1 / 2) ∈ ℂ ∧ (B +v C) ∈ H) → ((1 / 2) ·s (B +v C)) ∈ H)
2516, 22, 24mp2an 520 . . . . . 6 ((1 / 2) ·s (B +v C)) ∈ H
262, 3, 4, 5projlem12 5204 . . . . . 6 (((1 / 2) ·s (B +v C)) ∈ HR ≤ (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)))
2725, 26ax-mp 6 . . . . 5 R ≤ (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A))
283, 17cheli 5138 . . . . . . . . . . 11 B ∈ ℋ
293, 18cheli 5138 . . . . . . . . . . 11 C ∈ ℋ
3028, 29hvaddcl 4999 . . . . . . . . . 10 (B +v C) ∈ ℋ
3116, 30hvmulcl 4990 . . . . . . . . 9 ((1 / 2) ·s (B +v C)) ∈ ℋ
3231, 2hvsubcl 5002 . . . . . . . 8 (((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A) ∈ ℋ
3332normcl 5081 . . . . . . 7 (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)) ∈ ℝ
346, 33, 13lemul2 4396 . . . . . 6 (0 < 2 → (R ≤ (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)) ↔ (2 · R) ≤ (2 · (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)))))
3514, 34ax-mp 6 . . . . 5 (R ≤ (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)) ↔ (2 · R) ≤ (2 · (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A))))
3627, 35mpbi 164 . . . 4 (2 · R) ≤ (2 · (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)))
371, 32norm-iii 5087 . . . . 5 (norm ‘(2 ·s (((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A))) = ((abs ‘2) · (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)))
381, 31, 2hvsubdistr1 5024 . . . . . . 7 (2 ·s (((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)) = ((2 ·s ((1 / 2) ·s (B +v C))) −v (2 ·s A))
391, 15recid 4233 . . . . . . . . . 10 (2 · (1 / 2)) = 1
4039opreq1i 3009 . . . . . . . . 9 ((2 · (1 / 2)) ·s (B +v C)) = (1 ·s (B +v C))
411, 16, 30hvmulass 5020 . . . . . . . . 9 ((2 · (1 / 2)) ·s (B +v C)) = (2 ·s ((1 / 2) ·s (B +v C)))
42 ax-hvmulid 4991 . . . . . . . . . 10 ((B +v C) ∈ ℋ → (1 ·s (B +v C)) = (B +v C))
4330, 42ax-mp 6 . . . . . . . . 9 (1 ·s (B +v C)) = (B +v C)
4440, 41, 433eqtr3 1124 . . . . . . . 8 (2 ·s ((1 / 2) ·s (B +v C))) = (B +v C)
4544opreq1i 3009 . . . . . . 7 ((2 ·s ((1 / 2) ·s (B +v C))) −v (2 ·s A)) = ((B +v C) −v (2 ·s A))
4638, 45eqtr 1119 . . . . . 6 (2 ·s (((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)) = ((B +v C) −v (2 ·s A))
4746fveq2i 2835 . . . . 5 (norm ‘(2 ·s (((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A))) = (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))
48 ax0re 4063 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ
4948, 13, 14ltlei 4303 . . . . . . 7 0 ≤ 2
5013absid 4850 . . . . . . 7 (0 ≤ 2 → (abs ‘2) = 2)
5149, 50ax-mp 6 . . . . . 6 (abs ‘2) = 2
5251opreq1i 3009 . . . . 5 ((abs ‘2) · (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A))) = (2 · (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A)))
5337, 47, 523eqtr3r 1125 . . . 4 (2 · (norm ‘(((1 / 2) ·s (B +v C)) −v A))) = (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))
5436, 53breqtr 2080 . . 3 (2 · R) ≤ (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))
552, 3, 4, 5projlem13 5205 . . . . 5 0 ≤ R
5613, 6mulge0 4335 . . . . 5 ((0 ≤ 2 ∧ 0 ≤ R) → 0 ≤ (2 · R))
5749, 55, 56mp2an 520 . . . 4 0 ≤ (2 · R)
581, 2hvmulcl 4990 . . . . . 6 (2 ·s A) ∈ ℋ
5930, 58hvsubcl 5002 . . . . 5 ((B +v C) −v (2 ·s A)) ∈ ℋ
60 normge0t 5077 . . . . 5 (((B +v C) −v (2 ·s A)) ∈ ℋ → 0 ≤ (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A))))
6159, 60ax-mp 6 . . . 4 0 ≤ (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))
6213, 6remulcl 4119 . . . . 5 (2 · R) ∈ ℝ
6359normcl 5081 . . . . 5 (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A))) ∈ ℝ
6462, 63le2sqe 4701 . . . 4 ((0 ≤ (2 · R) ∧ 0 ≤ (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))) → ((2 · R) ≤ (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A))) ↔ ((2 · R)↑2) ≤ ((norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))↑2)))
6557, 61, 64mp2an 520 . . 3 ((2 · R) ≤ (norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A))) ↔ ((2 · R)↑2) ≤ ((norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))↑2))
6654, 65mpbi 164 . 2 ((2 · R)↑2) ≤ ((norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))↑2)
6711, 66eqbrtr 2076 1 (4 · (R↑2)) ≤ ((norm ‘((B +v C) −v (2 ·s A)))↑2)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   → wi 2   ↔ wb 127   ∧ wa 196   = wceq 1091   ∈ wcel 1092  ∃wrex 1202  {crab 1204   class class class wbr 2054  supcsup 2060   ‘cfv 2422  (class class class)co 3001  ℂcc 4026  ℝcr 4027  0cc0 4028  1c1 4029   · cmulc 4032   < clt 4033  -cneg 4090   / cdiv 4091   ≤ cle 4092  2c2 4454  4c4 4456  ↑cexp 4675  abscabs 4789   ℋ chil 4958   +v cva 4959   ·s csm 4960   −v cmv 4962  normcno 4964   S csh 4967   C cch 4968
This theorem is referenced by:  projlem19 5211
This theorem was proved from axioms:  ax-1 3  ax-2 4  ax-3 5  ax-mp 6  ax-4 673  ax-5 674  ax-6 675  ax-7 676  ax-gen 677  ax-8 798  ax-9 799  ax-10 800  ax-11 801  ax-12 802  ax-13 804  ax-14 805  ax-16 922  ax-17 925  ax-ext 1074  ax-rep 1075  ax-un 1076  ax-pow 1077  ax-reg 1078  ax-inf 1079  ax-hilex 4983  ax-hvaddcl 4984  ax-hvzercl 4987  ax-hvmulcl 4989  ax-hvmulid 4991  ax-hvmulass 4992  ax-hvdistr1 4993  ax-hvmulzer 4995  ax-hicl 5043  ax-his1 5045  ax-his3 5047  ax-his4 5048
This theorem depends on definitions:  df-bi 128  df-or 197  df-an 198  df-3or 582  df-3an 583  df-ex 679  df-sb 853  df-eu 1009  df-mo 1010  df-clab 1093  df-cleq 1097  df-clel 1099  df-ne 1192  df-ral 1205  df-rex 1206  df-reu 1207  df-rab 1208  df-v 1349  df-sbc 1441  df-dif 1489  df-un 1490  df-in 1491  df-ss 1492  df-pss 1494  df-nul 1708  df-if 1777  df-pw 1799  df-sn 1811  df-pr 1812  df-tp 1814  df-op 1815  df-uni 1920  df-int 1966  df-iun 1996  df-tr 2042  df-br 2063  df-opab 2098  df-eprel 2122  df-id 2125  df-po 2128  df-so 2138  df-sup 2154  df-fr 2169  df-we 2186  df-ord 2202  df-on 2203  df-lim 2204  df-suc 2205  df-om 2373  df-xp 2424  df-rel 2425  df-cnv 2426  df-co 2427  df-dm 2428  df-rn 2429  df-res 2430  df-ima 2431  df-fun 2432  df-fn 2433  df-f 2434  df-f1 2435  df-fo 2436  df-f1o 2437  df-fv 2438  df-rdg 2970  df-opr 3003  df-oprab 3004  df-1st 3087  df-2nd 3088  df-1o 3104  df-oadd 3106  df-omul 3107  df-er 3200  df-ec 3202  df-qs 3205  df-ni 3794  df-pli 3795  df-mi 3796  df-lti 3797  df-plpq 3829  df-mpq 3830  df-enq 3831  df-nq 3832  df-plq 3833  df-mq 3834  df-rq 3835  df-ltq 3836  df-1q 3837  df-np 3880  df-1p 3881  df-plp 3882  df-mp 3883  df-ltp 3884  df-plpr 3958  df-mpr 3959  df-enr 3960  df-nr 3961  df-plr 3962  df-mr 3963  df-ltr 3964  df-0r 3965  df-1r 3966  df-m1r 3967  df-c 4034  df-0 4035  df-1 4036  df-i 4037  df-r 4038  df-plus 4039  df-mul 4040  df-lt 4041  df-sub 4133  df-neg 4135  df-div 4216  df-le 4277  df-n 4423  df-2 4462  df-3 4463  df-4 4464  df-n0 4535  df-z 4564  df-seq 4661  df-exp 4676  df-sqr 4728  df-re 4790  df-im 4791  df-cj 4792  df-abs 4793  df-hvsub 4996  df-hnorm 5074  df-sh 5114  df-ch 5127
metamath.org