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Theorem cdj3lem2b 29424
Description: Lemma for cdj3i 29428. The first-component function 𝑆 is bounded if the subspaces are completely disjoint. (Contributed by NM, 26-May-2005.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
cdj3lem2.1 𝐴S
cdj3lem2.2 𝐵S
cdj3lem2.3 𝑆 = (𝑥 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↦ (𝑧𝐴𝑤𝐵 𝑥 = (𝑧 + 𝑤)))
Assertion
Ref Expression
cdj3lem2b (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢   𝑣,𝑆,𝑢
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)

Proof of Theorem cdj3lem2b
Dummy variables 𝑡 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cdj3lem2.1 . . 3 𝐴S
2 cdj3lem2.2 . . 3 𝐵S
31, 2cdj3lem1 29421 . 2 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → (𝐴𝐵) = 0)
41, 2shseli 28303 . . . . . . . 8 (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↔ ∃𝑡𝐴𝐵 𝑢 = (𝑡 + ))
54biimpi 206 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) → ∃𝑡𝐴𝐵 𝑢 = (𝑡 + ))
6 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑡 → (norm𝑥) = (norm𝑡))
76oveq1d 6705 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑡 → ((norm𝑥) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm𝑦)))
8 oveq1 6697 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑡 → (𝑥 + 𝑦) = (𝑡 + 𝑦))
98fveq2d 6233 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑡 → (norm‘(𝑥 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + 𝑦)))
109oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑡 → (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))))
117, 10breq12d 4698 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑡 → (((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦)))))
12 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = → (norm𝑦) = (norm))
1312oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = → ((norm𝑡) + (norm𝑦)) = ((norm𝑡) + (norm)))
14 oveq2 6698 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = → (𝑡 + 𝑦) = (𝑡 + ))
1514fveq2d 6233 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = → (norm‘(𝑡 + 𝑦)) = (norm‘(𝑡 + )))
1615oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
1713, 16breq12d 4698 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = → (((norm𝑡) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + 𝑦))) ↔ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
1811, 17rspc2v 3353 . . . . . . . . . . 11 ((𝑡𝐴𝐵) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
19 cdj3lem2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑆 = (𝑥 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↦ (𝑧𝐴𝑤𝐵 𝑥 = (𝑧 + 𝑤)))
201, 2, 19cdj3lem2 29422 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑡𝐴𝐵 ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑆‘(𝑡 + )) = 𝑡)
21203expa 1284 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (𝑆‘(𝑡 + )) = 𝑡)
2221fveq2d 6233 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) = (norm𝑡))
2322ad2ant2r 798 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) = (norm𝑡))
242sheli 28199 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝐵 ∈ ℋ)
25 normge0 28111 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ( ∈ ℋ → 0 ≤ (norm))
2624, 25syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐵 → 0 ≤ (norm))
2726adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → 0 ≤ (norm))
281sheli 28199 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑡𝐴𝑡 ∈ ℋ)
29 normcl 28110 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑡 ∈ ℋ → (norm𝑡) ∈ ℝ)
3028, 29syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑡𝐴 → (norm𝑡) ∈ ℝ)
31 normcl 28110 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ( ∈ ℋ → (norm) ∈ ℝ)
3224, 31syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐵 → (norm) ∈ ℝ)
33 addge01 10576 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ) → (0 ≤ (norm) ↔ (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm))))
3430, 32, 33syl2an 493 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → (0 ≤ (norm) ↔ (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm))))
3527, 34mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)))
3635adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)))
3730ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ∈ ℝ)
38 readdcl 10057 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ (norm) ∈ ℝ) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
3930, 32, 38syl2an 493 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑡𝐴𝐵) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
4039adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ)
41 hvaddcl 27997 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑡 ∈ ℋ ∧ ∈ ℋ) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
4228, 24, 41syl2an 493 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑡 + ) ∈ ℋ)
43 normcl 28110 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑡 + ) ∈ ℋ → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
4442, 43syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ)
45 remulcl 10059 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑣 ∈ ℝ ∧ (norm‘(𝑡 + )) ∈ ℝ) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
4644, 45sylan2 490 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑣 ∈ ℝ ∧ (𝑡𝐴𝐵)) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
4746ancoms 468 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ)
48 letr 10169 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((norm𝑡) ∈ ℝ ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ∈ ℝ ∧ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) ∈ ℝ) → (((norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
4937, 40, 47, 48syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (((norm𝑡) ≤ ((norm𝑡) + (norm)) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
5036, 49mpand 711 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
5150imp 444 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5251an32s 863 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ 𝑣 ∈ ℝ) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5352adantrl 752 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm𝑡) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5423, 53eqbrtrd 4707 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
55 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = (𝑡 + ) → (𝑆𝑢) = (𝑆‘(𝑡 + )))
5655fveq2d 6233 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) = (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))))
57 fveq2 6229 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm𝑢) = (norm‘(𝑡 + )))
5857oveq2d 6706 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = (𝑡 + ) → (𝑣 · (norm𝑢)) = (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))))
5956, 58breq12d 4698 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = (𝑡 + ) → ((norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)) ↔ (norm‘(𝑆‘(𝑡 + ))) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))))
6054, 59syl5ibrcom 237 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑡𝐴𝐵) ∧ ((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + )))) ∧ ((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ)) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
6160exp31 629 . . . . . . . . . . 11 ((𝑡𝐴𝐵) → (((norm𝑡) + (norm)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑡 + ))) → (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))))
6218, 61syld 47 . . . . . . . . . 10 ((𝑡𝐴𝐵) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))))
6362com14 96 . . . . . . . . 9 (𝑢 = (𝑡 + ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → ((𝑡𝐴𝐵) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))))
6463com4t 93 . . . . . . . 8 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → ((𝑡𝐴𝐵) → (𝑢 = (𝑡 + ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))))
6564rexlimdvv 3066 . . . . . . 7 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∃𝑡𝐴𝐵 𝑢 = (𝑡 + ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
665, 65syl5com 31 . . . . . 6 (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) → (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
6766com3l 89 . . . . 5 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → (𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵) → (norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
6867ralrimdv 2997 . . . 4 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → (∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦))) → ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
6968anim2d 588 . . 3 (((𝐴𝐵) = 0𝑣 ∈ ℝ) → ((0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
7069reximdva 3046 . 2 ((𝐴𝐵) = 0 → (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢)))))
713, 70mpcom 38 1 (∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝐵 ((norm𝑥) + (norm𝑦)) ≤ (𝑣 · (norm‘(𝑥 + 𝑦)))) → ∃𝑣 ∈ ℝ (0 < 𝑣 ∧ ∀𝑢 ∈ (𝐴 + 𝐵)(norm‘(𝑆𝑢)) ≤ (𝑣 · (norm𝑢))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  wrex 2942  cin 3606   class class class wbr 4685  cmpt 4762  cfv 5926  crio 6650  (class class class)co 6690  cr 9973  0cc0 9974   + caddc 9977   · cmul 9979   < clt 10112  cle 10113  chil 27904   + cva 27905  normcno 27908   S csh 27913   + cph 27916  0c0h 27920
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052  ax-hilex 27984  ax-hfvadd 27985  ax-hvcom 27986  ax-hvass 27987  ax-hv0cl 27988  ax-hvaddid 27989  ax-hfvmul 27990  ax-hvmulid 27991  ax-hvmulass 27992  ax-hvdistr1 27993  ax-hvdistr2 27994  ax-hvmul0 27995  ax-hfi 28064  ax-his1 28067  ax-his3 28069  ax-his4 28070
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-seq 12842  df-exp 12901  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-grpo 27475  df-ablo 27527  df-hnorm 27953  df-hvsub 27956  df-sh 28192  df-ch0 28238  df-shs 28295
This theorem is referenced by:  cdj3lem3b  29427  cdj3i  29428
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