Proof of Theorem strlem3a
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | pjhclt 5248 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((x
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) → ((Proj ‘x)
‘u) ∈ ℋ ) |
| 2 | 1 | adantrr 312 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((x
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ ((Proj ‘x) ‘u) ∈ ℋ ) |
| 3 | | normclt 5076 |
. . . . . . . . 9
⊢ (((Proj ‘x) ‘u)
∈ ℋ → (norm ‘((Proj ‘x) ‘u))
∈ ℝ) |
| 4 | | sqreclt 4697 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((norm ‘((Proj ‘x) ‘u))
∈ ℝ → ((norm ‘((Proj ‘x) ‘u))↑2) ∈ ℝ) |
| 5 | 2, 3, 4 | 3syl 21 |
. . . . . . . 8
⊢ ((x
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ ((norm ‘((Proj ‘x)
‘u))↑2) ∈
ℝ) |
| 6 | 5 | exp 291 |
. . . . . . 7
⊢ (x
∈ Cℋ → ((u ∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1) → ((norm ‘((Proj ‘x) ‘u))↑2) ∈ ℝ)) |
| 7 | 6 | com12 13 |
. . . . . 6
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ (x ∈ Cℋ
→ ((norm ‘((Proj ‘x)
‘u))↑2) ∈
ℝ)) |
| 8 | 7 | r19.21aiv 1259 |
. . . . 5
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ ∀x ∈
Cℋ ((norm ‘((Proj ‘x) ‘u))↑2) ∈ ℝ) |
| 9 | | strlem3a.1 |
. . . . . 6
⊢ S =
{〈x, y〉∣(x
∈ Cℋ ∧ y =
((norm ‘((Proj ‘x)
‘u))↑2))} |
| 10 | 9 | fopab2 2891 |
. . . . 5
⊢ (∀x ∈ Cℋ ((norm
‘((Proj ‘x) ‘u))↑2) ∈ ℝ ↔ S: Cℋ
–→ℝ) |
| 11 | 8, 10 | sylib 173 |
. . . 4
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ S: Cℋ
–→ℝ) |
| 12 | | pjhclt 5248 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) → ((Proj ‘z)
‘u) ∈ ℋ ) |
| 13 | 12 | adantrr 312 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ ((Proj ‘z) ‘u) ∈ ℋ ) |
| 14 | | normclt 5076 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((Proj ‘z) ‘u)
∈ ℋ → (norm ‘((Proj ‘z) ‘u))
∈ ℝ) |
| 15 | | sqege0t 4708 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))
∈ ℝ → 0 ≤ ((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))↑2)) |
| 16 | 13, 14, 15 | 3syl 21 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ 0 ≤ ((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))↑2)) |
| 17 | 9 | strlem2 5692 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (z
∈ Cℋ → (S
‘z) = ((norm ‘((Proj
‘z) ‘u))↑2)) |
| 18 | 17 | adantr 306 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ (S ‘z) = ((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))↑2)) |
| 19 | 16, 18 | breqtrrd 2083 |
. . . . . . . 8
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ 0 ≤ (S ‘z)) |
| 20 | | pjnormt 5666 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) → (norm ‘((Proj ‘z) ‘u))
≤ (norm ‘u)) |
| 21 | 20 | adantrr 312 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ (norm ‘((Proj ‘z)
‘u)) ≤ (norm ‘u)) |
| 22 | | pm3.27 260 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ (norm ‘u) = 1) |
| 23 | 22 | adantl 305 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ (norm ‘u) = 1) |
| 24 | 21, 23 | breqtrd 2081 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ (norm ‘((Proj ‘z)
‘u)) ≤ 1) |
| 25 | | le2sqet 4707 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))
∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → ((0 ≤ (norm ‘((Proj
‘z) ‘u)) ∧ 0 ≤ 1) → ((norm ‘((Proj
‘z) ‘u)) ≤ 1 ↔ ((norm ‘((Proj
‘z) ‘u))↑2) ≤ (1↑2)))) |
| 26 | 13, 14 | syl 12 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ (norm ‘((Proj ‘z)
‘u)) ∈ ℝ) |
| 27 | | ax1re 4064 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ 1 ∈ ℝ |
| 28 | 26, 27 | jctir 241 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ ((norm ‘((Proj ‘z)
‘u)) ∈ ℝ ∧ 1 ∈
ℝ)) |
| 29 | | normge0t 5077 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (((Proj ‘z) ‘u)
∈ ℋ → 0 ≤ (norm ‘((Proj ‘z) ‘u))) |
| 30 | 13, 29 | syl 12 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ 0 ≤ (norm ‘((Proj ‘z)
‘u))) |
| 31 | | ax0re 4063 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ 0 ∈ ℝ |
| 32 | | lt01 4377 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ 0 < 1 |
| 33 | 31, 27, 32 | ltlei 4303 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ 0 ≤ 1 |
| 34 | 30, 33 | jctir 241 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ (0 ≤ (norm ‘((Proj ‘z) ‘u))
∧ 0 ≤ 1)) |
| 35 | 25, 28, 34 | sylc 62 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ ((norm ‘((Proj ‘z)
‘u)) ≤ 1 ↔ ((norm
‘((Proj ‘z) ‘u))↑2) ≤ (1↑2))) |
| 36 | 24, 35 | mpbid 170 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ ((norm ‘((Proj ‘z)
‘u))↑2) ≤
(1↑2)) |
| 37 | | sq1 4709 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (1↑2) = 1 |
| 38 | 36, 37 | syl6breq 2093 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ ((norm ‘((Proj ‘z)
‘u))↑2) ≤ 1) |
| 39 | 18, 38 | eqbrtrd 2077 |
. . . . . . . 8
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ (S ‘z) ≤ 1) |
| 40 | 19, 39 | jca 236 |
. . . . . . 7
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ (u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1))
→ (0 ≤ (S ‘z) ∧ (S
‘z) ≤ 1)) |
| 41 | 40 | exp 291 |
. . . . . 6
⊢ (z
∈ Cℋ → ((u ∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1) → (0 ≤ (S ‘z)
∧ (S ‘z) ≤ 1))) |
| 42 | 41 | com12 13 |
. . . . 5
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ (z ∈ Cℋ
→ (0 ≤ (S ‘z) ∧ (S
‘z) ≤ 1))) |
| 43 | 42 | r19.21aiv 1259 |
. . . 4
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ ∀z ∈
Cℋ (0 ≤ (S
‘z) ∧ (S ‘z) ≤
1)) |
| 44 | 11, 43 | jca 236 |
. . 3
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ (S: Cℋ
–→ℝ ∧ ∀z ∈
Cℋ (0 ≤ (S
‘z) ∧ (S ‘z) ≤
1))) |
| 45 | | pjch1t 5560 |
. . . . . . . 8
⊢ (u
∈ ℋ → ((Proj ‘ ℋ ) ‘u) = u) |
| 46 | 45 | fveq2d 2836 |
. . . . . . 7
⊢ (u
∈ ℋ → (norm ‘((Proj ‘ ℋ ) ‘u)) = (norm ‘u)) |
| 47 | 46 | opreq1d 3012 |
. . . . . 6
⊢ (u
∈ ℋ → ((norm ‘((Proj ‘ ℋ ) ‘u))↑2) = ((norm ‘u)↑2)) |
| 48 | | opreq1 3006 |
. . . . . . 7
⊢ ((norm ‘u) = 1 → ((norm ‘u)↑2) = (1↑2)) |
| 49 | 48, 37 | syl6eq 1140 |
. . . . . 6
⊢ ((norm ‘u) = 1 → ((norm ‘u)↑2) = 1) |
| 50 | 47, 49 | sylan9eq 1144 |
. . . . 5
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ ((norm ‘((Proj ‘ ℋ ) ‘u))↑2) = 1) |
| 51 | | helch 5151 |
. . . . . 6
⊢ ℋ ∈
Cℋ |
| 52 | 9 | strlem2 5692 |
. . . . . 6
⊢ ( ℋ ∈
Cℋ → (S
‘ ℋ ) = ((norm ‘((Proj ‘ ℋ ) ‘u))↑2)) |
| 53 | 51, 52 | ax-mp 6 |
. . . . 5
⊢ (S
‘ ℋ ) = ((norm ‘((Proj ‘ ℋ ) ‘u))↑2) |
| 54 | 50, 53 | syl5eq 1136 |
. . . 4
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ (S ‘ ℋ ) = 1) |
| 55 | | pjcjt2 5580 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) → (z ⊆ (⊥
‘w) → ((Proj ‘(z ∨ℋ w)) ‘u) =
(((Proj ‘z) ‘u) +v ((Proj ‘w) ‘u)))) |
| 56 | 55 | imp 277 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → ((Proj ‘(z ∨ℋ w)) ‘u) =
(((Proj ‘z) ‘u) +v ((Proj ‘w) ‘u))) |
| 57 | 56 | fveq2d 2836 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → (norm ‘((Proj
‘(z ∨ℋ w)) ‘u)) =
(norm ‘(((Proj ‘z)
‘u) +v ((Proj
‘w) ‘u)))) |
| 58 | 57 | opreq1d 3012 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → ((norm ‘((Proj
‘(z ∨ℋ w)) ‘u))↑2) = ((norm ‘(((Proj ‘z) ‘u)
+v ((Proj ‘w)
‘u)))↑2)) |
| 59 | | pjopytht 5662 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) → (z ⊆ (⊥
‘w) → ((norm ‘(((Proj
‘z) ‘u) +v ((Proj ‘w) ‘u)))↑2) = (((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))↑2) + ((norm ‘((Proj ‘w) ‘u))↑2)))) |
| 60 | 59 | imp 277 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → ((norm ‘(((Proj
‘z) ‘u) +v ((Proj ‘w) ‘u)))↑2) = (((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))↑2) + ((norm ‘((Proj ‘w) ‘u))↑2))) |
| 61 | 58, 60 | eqtrd 1128 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → ((norm ‘((Proj
‘(z ∨ℋ w)) ‘u))↑2) = (((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))↑2) + ((norm ‘((Proj ‘w) ‘u))↑2))) |
| 62 | | chjclt 5330 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ) → (z ∨ℋ w) ∈ Cℋ ) |
| 63 | 62 | 3adant3 599 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) → (z
∨ℋ w) ∈
Cℋ ) |
| 64 | 63 | adantr 306 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → (z ∨ℋ w) ∈ Cℋ ) |
| 65 | 9 | strlem2 5692 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((z
∨ℋ w) ∈
Cℋ → (S
‘(z ∨ℋ w)) = ((norm ‘((Proj ‘(z ∨ℋ w)) ‘u))↑2)) |
| 66 | 64, 65 | syl 12 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → (S ‘(z
∨ℋ w)) = ((norm
‘((Proj ‘(z
∨ℋ w)) ‘u))↑2)) |
| 67 | | 3simpa 591 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) → (z ∈
Cℋ ∧ w ∈
Cℋ )) |
| 68 | 67 | adantr 306 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → (z ∈ Cℋ ∧ w ∈ Cℋ )) |
| 69 | 9 | strlem2 5692 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (w
∈ Cℋ → (S
‘w) = ((norm ‘((Proj
‘w) ‘u))↑2)) |
| 70 | 17, 69 | opreqan12d 3015 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ) → ((S ‘z) +
(S ‘w)) = (((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))↑2) + ((norm ‘((Proj ‘w) ‘u))↑2))) |
| 71 | 68, 70 | syl 12 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → ((S ‘z) +
(S ‘w)) = (((norm ‘((Proj ‘z) ‘u))↑2) + ((norm ‘((Proj ‘w) ‘u))↑2))) |
| 72 | 61, 66, 71 | 3eqtr4d 1134 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) ∧ z ⊆ (⊥
‘w)) → (S ‘(z
∨ℋ w)) = ((S ‘z) +
(S ‘w))) |
| 73 | 72 | exp 291 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((z
∈ Cℋ ∧ w
∈ Cℋ ∧ u
∈ ℋ ) → (z ⊆ (⊥
‘w) → (S ‘(z
∨ℋ w)) = ((S ‘z) +
(S ‘w)))) |
| 74 | 73 | 3exp 611 |
. . . . . . . 8
⊢ (z
∈ Cℋ → (w
∈ Cℋ → (u
∈ ℋ → (z ⊆ (⊥
‘w) → (S ‘(z
∨ℋ w)) = ((S ‘z) +
(S ‘w)))))) |
| 75 | 74 | com3r 35 |
. . . . . . 7
⊢ (u
∈ ℋ → (z ∈
Cℋ → (w ∈
Cℋ → (z
⊆ (⊥ ‘w) → (S ‘(z
∨ℋ w)) = ((S ‘z) +
(S ‘w)))))) |
| 76 | 75 | adantr 306 |
. . . . . 6
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ (z ∈ Cℋ
→ (w ∈ Cℋ
→ (z ⊆ (⊥ ‘w) → (S
‘(z ∨ℋ w)) = ((S
‘z) + (S ‘w)))))) |
| 77 | 76 | r19.21adv 1262 |
. . . . 5
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ (z ∈ Cℋ
→ ∀w ∈
Cℋ (z ⊆
(⊥ ‘w) → (S ‘(z
∨ℋ w)) = ((S ‘z) +
(S ‘w))))) |
| 78 | 77 | r19.21aiv 1259 |
. . . 4
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ ∀z ∈
Cℋ ∀w ∈
Cℋ (z ⊆
(⊥ ‘w) → (S ‘(z
∨ℋ w)) = ((S ‘z) +
(S ‘w)))) |
| 79 | 54, 78 | jca 236 |
. . 3
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ ((S ‘ ℋ ) = 1 ∧
∀z ∈ Cℋ
∀w ∈ Cℋ
(z ⊆ (⊥ ‘w) → (S
‘(z ∨ℋ w)) = ((S
‘z) + (S ‘w))))) |
| 80 | 44, 79 | jca 236 |
. 2
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ ((S: Cℋ
–→ℝ ∧ ∀z ∈
Cℋ (0 ≤ (S
‘z) ∧ (S ‘z) ≤
1)) ∧ ((S ‘ ℋ ) = 1 ∧
∀z ∈ Cℋ
∀w ∈ Cℋ
(z ⊆ (⊥ ‘w) → (S
‘(z ∨ℋ w)) = ((S
‘z) + (S ‘w)))))) |
| 81 | | stelt 5671 |
. 2
⊢ (S
∈ States ↔ ((S:
Cℋ –→ℝ ∧ ∀z ∈ Cℋ (0 ≤
(S ‘z) ∧ (S
‘z) ≤ 1)) ∧ ((S ‘ ℋ ) = 1 ∧ ∀z ∈ Cℋ ∀w ∈ Cℋ (z ⊆ (⊥ ‘w) → (S
‘(z ∨ℋ w)) = ((S
‘z) + (S ‘w)))))) |
| 82 | 80, 81 | sylibr 175 |
1
⊢ ((u
∈ ℋ ∧ (norm ‘u) = 1)
→ S ∈ States) |