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Theorem normpar2i 28353
Description: Corollary of parallelogram law for norms. Part of Lemma 3.6 of [Beran] p. 100. (Contributed by NM, 5-Oct-1999.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
normpar2.1 𝐴 ∈ ℋ
normpar2.2 𝐵 ∈ ℋ
normpar2.3 𝐶 ∈ ℋ
Assertion
Ref Expression
normpar2i ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2) = (((2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) − ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2))

Proof of Theorem normpar2i
StepHypRef Expression
1 normpar2.1 . . . . . . 7 𝐴 ∈ ℋ
2 normpar2.2 . . . . . . 7 𝐵 ∈ ℋ
31, 2hvaddcli 28215 . . . . . 6 (𝐴 + 𝐵) ∈ ℋ
4 2cn 11293 . . . . . . 7 2 ∈ ℂ
5 normpar2.3 . . . . . . 7 𝐶 ∈ ℋ
64, 5hvmulcli 28211 . . . . . 6 (2 · 𝐶) ∈ ℋ
73, 6hvsubcli 28218 . . . . 5 ((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) ∈ ℋ
87normcli 28328 . . . 4 (norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶))) ∈ ℝ
98resqcli 13156 . . 3 ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) ∈ ℝ
109recni 10254 . 2 ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) ∈ ℂ
111, 2hvsubcli 28218 . . . . 5 (𝐴 𝐵) ∈ ℋ
1211normcli 28328 . . . 4 (norm‘(𝐴 𝐵)) ∈ ℝ
1312resqcli 13156 . . 3 ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2) ∈ ℝ
1413recni 10254 . 2 ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2) ∈ ℂ
15 4cn 11300 . . . . 5 4 ∈ ℂ
161, 5hvsubcli 28218 . . . . . . . 8 (𝐴 𝐶) ∈ ℋ
1716normcli 28328 . . . . . . 7 (norm‘(𝐴 𝐶)) ∈ ℝ
1817resqcli 13156 . . . . . 6 ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2) ∈ ℝ
1918recni 10254 . . . . 5 ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2) ∈ ℂ
2015, 19mulcli 10247 . . . 4 (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) ∈ ℂ
212, 5hvsubcli 28218 . . . . . . . 8 (𝐵 𝐶) ∈ ℋ
2221normcli 28328 . . . . . . 7 (norm‘(𝐵 𝐶)) ∈ ℝ
2322resqcli 13156 . . . . . 6 ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2) ∈ ℝ
2423recni 10254 . . . . 5 ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2) ∈ ℂ
2515, 24mulcli 10247 . . . 4 (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) ∈ ℂ
26 2ne0 11315 . . . 4 2 ≠ 0
2720, 25, 4, 26divdiri 10984 . . 3 (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) / 2) = (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) / 2) + ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) / 2))
2820, 25addcomi 10429 . . . . . . 7 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) = ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)))
29 neg1cn 11326 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -1 ∈ ℂ
3029, 6hvmulcli 28211 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-1 · (2 · 𝐶)) ∈ ℋ
3129, 11hvmulcli 28211 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-1 · (𝐴 𝐵)) ∈ ℋ
323, 30, 31hvadd32i 28251 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) + (-1 · (2 · 𝐶)))
333, 6hvsubvali 28217 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) = ((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶)))
3433oveq1i 6803 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (-1 · (𝐴 𝐵)))
354, 2hvmulcli 28211 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (2 · 𝐵) ∈ ℋ
3635, 6hvsubvali 28217 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 · 𝐵) − (2 · 𝐶)) = ((2 · 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶)))
371, 2hvcomi 28216 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐴 + 𝐵) = (𝐵 + 𝐴)
381, 2hvnegdii 28259 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (-1 · (𝐴 𝐵)) = (𝐵 𝐴)
3937, 38oveq12i 6805 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = ((𝐵 + 𝐴) + (𝐵 𝐴))
402, 1hvsubcan2i 28261 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐵 + 𝐴) + (𝐵 𝐴)) = (2 · 𝐵)
4139, 40eqtri 2793 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = (2 · 𝐵)
4241oveq1i 6803 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) + (-1 · (2 · 𝐶))) = ((2 · 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶)))
4336, 42eqtr4i 2796 . . . . . . . . . . . . . 14 ((2 · 𝐵) − (2 · 𝐶)) = (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (𝐴 𝐵))) + (-1 · (2 · 𝐶)))
4432, 34, 433eqtr4i 2803 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (-1 · (𝐴 𝐵))) = ((2 · 𝐵) − (2 · 𝐶))
457, 11hvsubvali 28217 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)) = (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (-1 · (𝐴 𝐵)))
464, 2, 5hvsubdistr1i 28249 . . . . . . . . . . . . 13 (2 · (𝐵 𝐶)) = ((2 · 𝐵) − (2 · 𝐶))
4744, 45, 463eqtr4i 2803 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)) = (2 · (𝐵 𝐶))
4847fveq2i 6335 . . . . . . . . . . 11 (norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵))) = (norm‘(2 · (𝐵 𝐶)))
494, 21norm-iii-i 28336 . . . . . . . . . . 11 (norm‘(2 · (𝐵 𝐶))) = ((abs‘2) · (norm‘(𝐵 𝐶)))
50 0le2 11313 . . . . . . . . . . . . 13 0 ≤ 2
51 2re 11292 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℝ
5251absidi 14325 . . . . . . . . . . . . 13 (0 ≤ 2 → (abs‘2) = 2)
5350, 52ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 (abs‘2) = 2
5453oveq1i 6803 . . . . . . . . . . 11 ((abs‘2) · (norm‘(𝐵 𝐶))) = (2 · (norm‘(𝐵 𝐶)))
5548, 49, 543eqtri 2797 . . . . . . . . . 10 (norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵))) = (2 · (norm‘(𝐵 𝐶)))
5655oveq1i 6803 . . . . . . . . 9 ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) = ((2 · (norm‘(𝐵 𝐶)))↑2)
5722recni 10254 . . . . . . . . . 10 (norm‘(𝐵 𝐶)) ∈ ℂ
584, 57sqmuli 13154 . . . . . . . . 9 ((2 · (norm‘(𝐵 𝐶)))↑2) = ((2↑2) · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
59 sq2 13167 . . . . . . . . . 10 (2↑2) = 4
6059oveq1i 6803 . . . . . . . . 9 ((2↑2) · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) = (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
6156, 58, 603eqtri 2797 . . . . . . . 8 ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) = (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
621, 2hvsubcan2i 28261 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴 + 𝐵) + (𝐴 𝐵)) = (2 · 𝐴)
6362oveq1i 6803 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + 𝐵) + (𝐴 𝐵)) + (-1 · (2 · 𝐶))) = ((2 · 𝐴) + (-1 · (2 · 𝐶)))
643, 30, 11hvadd32i 28251 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (𝐴 𝐵)) = (((𝐴 + 𝐵) + (𝐴 𝐵)) + (-1 · (2 · 𝐶)))
654, 1hvmulcli 28211 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 · 𝐴) ∈ ℋ
6665, 6hvsubvali 28217 . . . . . . . . . . . . . 14 ((2 · 𝐴) − (2 · 𝐶)) = ((2 · 𝐴) + (-1 · (2 · 𝐶)))
6763, 64, 663eqtr4i 2803 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (𝐴 𝐵)) = ((2 · 𝐴) − (2 · 𝐶))
6833oveq1i 6803 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)) = (((𝐴 + 𝐵) + (-1 · (2 · 𝐶))) + (𝐴 𝐵))
694, 1, 5hvsubdistr1i 28249 . . . . . . . . . . . . 13 (2 · (𝐴 𝐶)) = ((2 · 𝐴) − (2 · 𝐶))
7067, 68, 693eqtr4i 2803 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)) = (2 · (𝐴 𝐶))
7170fveq2i 6335 . . . . . . . . . . 11 (norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵))) = (norm‘(2 · (𝐴 𝐶)))
724, 16norm-iii-i 28336 . . . . . . . . . . 11 (norm‘(2 · (𝐴 𝐶))) = ((abs‘2) · (norm‘(𝐴 𝐶)))
7353oveq1i 6803 . . . . . . . . . . 11 ((abs‘2) · (norm‘(𝐴 𝐶))) = (2 · (norm‘(𝐴 𝐶)))
7471, 72, 733eqtri 2797 . . . . . . . . . 10 (norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵))) = (2 · (norm‘(𝐴 𝐶)))
7574oveq1i 6803 . . . . . . . . 9 ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2) = ((2 · (norm‘(𝐴 𝐶)))↑2)
7617recni 10254 . . . . . . . . . 10 (norm‘(𝐴 𝐶)) ∈ ℂ
774, 76sqmuli 13154 . . . . . . . . 9 ((2 · (norm‘(𝐴 𝐶)))↑2) = ((2↑2) · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
7859oveq1i 6803 . . . . . . . . 9 ((2↑2) · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) = (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
7975, 77, 783eqtri 2797 . . . . . . . 8 ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2) = (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
8061, 79oveq12i 6805 . . . . . . 7 (((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) + ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2)) = ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)))
8128, 80eqtr4i 2796 . . . . . 6 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) = (((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) + ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2))
827, 11normpari 28351 . . . . . 6 (((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) − (𝐴 𝐵)))↑2) + ((norm‘(((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)) + (𝐴 𝐵)))↑2)) = ((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)))
8381, 82eqtri 2793 . . . . 5 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) = ((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)))
8483oveq1i 6803 . . . 4 (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) / 2) = (((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2))) / 2)
854, 10mulcli 10247 . . . . 5 (2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) ∈ ℂ
864, 14mulcli 10247 . . . . 5 (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) ∈ ℂ
8785, 86, 4, 26divdiri 10984 . . . 4 (((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2))) / 2) = (((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) / 2) + ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) / 2))
8810, 4, 26divcan3i 10973 . . . . 5 ((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) / 2) = ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)
8914, 4, 26divcan3i 10973 . . . . 5 ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) / 2) = ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)
9088, 89oveq12i 6805 . . . 4 (((2 · ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2)) / 2) + ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) / 2)) = (((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) + ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2))
9184, 87, 903eqtri 2797 . . 3 (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) / 2) = (((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) + ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2))
9215, 19, 4, 26div23i 10985 . . . . 5 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) / 2) = ((4 / 2) · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
93 4d2e2 11386 . . . . . 6 (4 / 2) = 2
9493oveq1i 6803 . . . . 5 ((4 / 2) · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) = (2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
9592, 94eqtri 2793 . . . 4 ((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) / 2) = (2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2))
9615, 24, 4, 26div23i 10985 . . . . 5 ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) / 2) = ((4 / 2) · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
9793oveq1i 6803 . . . . 5 ((4 / 2) · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) = (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
9896, 97eqtri 2793 . . . 4 ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) / 2) = (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))
9995, 98oveq12i 6805 . . 3 (((4 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) / 2) + ((4 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)) / 2)) = ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)))
10027, 91, 993eqtr3i 2801 . 2 (((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2) + ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2)) = ((2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2)))
10110, 14, 100mvlladdi 10501 1 ((norm‘(𝐴 𝐵))↑2) = (((2 · ((norm‘(𝐴 𝐶))↑2)) + (2 · ((norm‘(𝐵 𝐶))↑2))) − ((norm‘((𝐴 + 𝐵) − (2 · 𝐶)))↑2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1631  wcel 2145   class class class wbr 4786  cfv 6031  (class class class)co 6793  0cc0 10138  1c1 10139   + caddc 10141   · cmul 10143  cle 10277  cmin 10468  -cneg 10469   / cdiv 10886  2c2 11272  4c4 11274  cexp 13067  abscabs 14182  chil 28116   + cva 28117   · csm 28118  normcno 28120   cmv 28122
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-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215  ax-pre-sup 10216  ax-hfvadd 28197  ax-hvcom 28198  ax-hvass 28199  ax-hv0cl 28200  ax-hvaddid 28201  ax-hfvmul 28202  ax-hvmulid 28203  ax-hvmulass 28204  ax-hvdistr1 28205  ax-hvdistr2 28206  ax-hvmul0 28207  ax-hfi 28276  ax-his1 28279  ax-his2 28280  ax-his3 28281  ax-his4 28282
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  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-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-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 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-om 7213  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-er 7896  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-sup 8504  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-div 10887  df-nn 11223  df-2 11281  df-3 11282  df-4 11283  df-n0 11495  df-z 11580  df-uz 11889  df-rp 12036  df-seq 13009  df-exp 13068  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-hnorm 28165  df-hvsub 28168
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