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Theorem nmcexi 27727
Description: Lemma for nmcopexi 27728 and nmcfnexi 27752. The norm of a continuous linear Hilbert space operator or functional exists. Theorem 3.5(i) of [Beran] p. 99. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Nov-2013.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 23-Dec-2013.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
nmcex.1  |-  E. y  e.  RR+  A. z  e. 
~H  ( ( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z )
)  <  1 )
nmcex.2  |-  ( S `
 T )  =  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } ,  RR* ,  <  )
nmcex.3  |-  ( x  e.  ~H  ->  ( N `  ( T `  x ) )  e.  RR )
nmcex.4  |-  ( N `
 ( T `  0h ) )  =  0
nmcex.5  |-  ( ( ( y  /  2
)  e.  RR+  /\  x  e.  ~H )  ->  (
( y  /  2
)  x.  ( N `
 ( T `  x ) ) )  =  ( N `  ( T `  ( ( y  /  2 )  .h  x ) ) ) )
Assertion
Ref Expression
nmcexi  |-  ( S `
 T )  e.  RR
Distinct variable groups:    x, m, y, z, N    T, m, x, y, z
Allowed substitution hints:    S( x, y, z, m)

Proof of Theorem nmcexi
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nmcex.2 . . 3  |-  ( S `
 T )  =  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } ,  RR* ,  <  )
2 nmcex.3 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  ~H  ->  ( N `  ( T `  x ) )  e.  RR )
3 eleq1 2527 . . . . . . . . 9  |-  ( m  =  ( N `  ( T `  x ) )  ->  ( m  e.  RR  <->  ( N `  ( T `  x ) )  e.  RR ) )
42, 3syl5ibrcom 230 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  ~H  ->  (
m  =  ( N `
 ( T `  x ) )  ->  m  e.  RR )
)
54imp 435 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  ~H  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) )  ->  m  e.  RR )
65adantrl 727 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  ~H  /\  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) )  ->  m  e.  RR )
76rexlimiva 2886 . . . . 5  |-  ( E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) )  ->  m  e.  RR )
87abssi 3515 . . . 4  |-  { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } 
C_  RR
9 ax-hv0cl 26704 . . . . . . 7  |-  0h  e.  ~H
10 norm0 26829 . . . . . . . . 9  |-  ( normh `  0h )  =  0
11 0le1 10164 . . . . . . . . 9  |-  0  <_  1
1210, 11eqbrtri 4435 . . . . . . . 8  |-  ( normh `  0h )  <_  1
13 nmcex.4 . . . . . . . . 9  |-  ( N `
 ( T `  0h ) )  =  0
1413eqcomi 2470 . . . . . . . 8  |-  0  =  ( N `  ( T `  0h )
)
1512, 14pm3.2i 461 . . . . . . 7  |-  ( (
normh `  0h )  <_ 
1  /\  0  =  ( N `  ( T `
 0h ) ) )
16 fveq2 5887 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  0h  ->  ( normh `  x )  =  ( normh `  0h )
)
1716breq1d 4425 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  0h  ->  (
( normh `  x )  <_  1  <->  ( normh `  0h )  <_  1 ) )
18 fveq2 5887 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  0h  ->  ( T `  x )  =  ( T `  0h ) )
1918fveq2d 5891 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  0h  ->  ( N `  ( T `  x ) )  =  ( N `  ( T `  0h )
) )
2019eqeq2d 2471 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  0h  ->  (
0  =  ( N `
 ( T `  x ) )  <->  0  =  ( N `  ( T `
 0h ) ) ) )
2117, 20anbi12d 722 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  0h  ->  (
( ( normh `  x
)  <_  1  /\  0  =  ( N `  ( T `  x
) ) )  <->  ( ( normh `  0h )  <_ 
1  /\  0  =  ( N `  ( T `
 0h ) ) ) ) )
2221rspcev 3161 . . . . . . 7  |-  ( ( 0h  e.  ~H  /\  ( ( normh `  0h )  <_  1  /\  0  =  ( N `  ( T `  0h )
) ) )  ->  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  0  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) )
239, 15, 22mp2an 683 . . . . . 6  |-  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  0  =  ( N `  ( T `  x ) ) )
24 c0ex 9662 . . . . . . 7  |-  0  e.  _V
25 eqeq1 2465 . . . . . . . . 9  |-  ( m  =  0  ->  (
m  =  ( N `
 ( T `  x ) )  <->  0  =  ( N `  ( T `
 x ) ) ) )
2625anbi2d 715 . . . . . . . 8  |-  ( m  =  0  ->  (
( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) )  <->  ( ( normh `  x )  <_ 
1  /\  0  =  ( N `  ( T `
 x ) ) ) ) )
2726rexbidv 2912 . . . . . . 7  |-  ( m  =  0  ->  ( E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) )  <->  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  0  =  ( N `  ( T `  x ) ) ) ) )
2824, 27elab 3196 . . . . . 6  |-  ( 0  e.  { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) }  <->  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  0  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) )
2923, 28mpbir 214 . . . . 5  |-  0  e.  { m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) }
3029ne0ii 3749 . . . 4  |-  { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) }  =/=  (/)
31 nmcex.1 . . . . 5  |-  E. y  e.  RR+  A. z  e. 
~H  ( ( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z )
)  <  1 )
32 2rp 11335 . . . . . . . . . 10  |-  2  e.  RR+
33 rpdivcl 11353 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 2  e.  RR+  /\  y  e.  RR+ )  ->  (
2  /  y )  e.  RR+ )
3432, 33mpan 681 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  RR+  ->  ( 2  /  y )  e.  RR+ )
3534rpred 11369 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  RR+  ->  ( 2  /  y )  e.  RR )
3635adantr 471 . . . . . . 7  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  A. z  e.  ~H  (
( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z
) )  <  1
) )  ->  (
2  /  y )  e.  RR )
37 rpre 11336 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  e.  RR+  ->  y  e.  RR )
3837adantr 471 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
y  e.  RR )
3938rehalfcld 10887 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( y  /  2
)  e.  RR )
4039recnd 9694 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( y  /  2
)  e.  CC )
41 simprl 769 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  ->  x  e.  ~H )
42 hvmulcl 26714 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( y  /  2
)  e.  CC  /\  x  e.  ~H )  ->  ( ( y  / 
2 )  .h  x
)  e.  ~H )
4340, 41, 42syl2anc 671 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( y  / 
2 )  .h  x
)  e.  ~H )
44 normcl 26826 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( y  /  2
)  .h  x )  e.  ~H  ->  ( normh `  ( ( y  /  2 )  .h  x ) )  e.  RR )
4543, 44syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( normh `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) )  e.  RR )
46 simprr 771 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( normh `  x )  <_  1 )
47 normcl 26826 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( x  e.  ~H  ->  ( normh `  x )  e.  RR )
4847ad2antrl 739 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( normh `  x )  e.  RR )
49 1red 9683 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
1  e.  RR )
50 rphalfcl 11355 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( y  e.  RR+  ->  ( y  /  2 )  e.  RR+ )
5150adantr 471 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( y  /  2
)  e.  RR+ )
5248, 49, 51lemul2d 11410 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( normh `  x
)  <_  1  <->  ( (
y  /  2 )  x.  ( normh `  x
) )  <_  (
( y  /  2
)  x.  1 ) ) )
5346, 52mpbid 215 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( y  / 
2 )  x.  ( normh `  x ) )  <_  ( ( y  /  2 )  x.  1 ) )
54 rpcn 11338 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( y  /  2 )  e.  RR+  ->  ( y  /  2 )  e.  CC )
55 norm-iii 26841 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( y  /  2
)  e.  CC  /\  x  e.  ~H )  ->  ( normh `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) )  =  ( ( abs `  ( y  /  2
) )  x.  ( normh `  x ) ) )
5654, 55sylan 478 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( y  /  2
)  e.  RR+  /\  x  e.  ~H )  ->  ( normh `  ( ( y  /  2 )  .h  x ) )  =  ( ( abs `  (
y  /  2 ) )  x.  ( normh `  x ) ) )
57 rpre 11336 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( y  /  2 )  e.  RR+  ->  ( y  /  2 )  e.  RR )
58 rpge0 11342 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( y  /  2 )  e.  RR+  ->  0  <_ 
( y  /  2
) )
5957, 58absidd 13532 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( y  /  2 )  e.  RR+  ->  ( abs `  ( y  /  2
) )  =  ( y  /  2 ) )
6059oveq1d 6329 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( y  /  2 )  e.  RR+  ->  ( ( abs `  ( y  /  2 ) )  x.  ( normh `  x
) )  =  ( ( y  /  2
)  x.  ( normh `  x ) ) )
6160adantr 471 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( y  /  2
)  e.  RR+  /\  x  e.  ~H )  ->  (
( abs `  (
y  /  2 ) )  x.  ( normh `  x ) )  =  ( ( y  / 
2 )  x.  ( normh `  x ) ) )
6256, 61eqtr2d 2496 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( y  /  2
)  e.  RR+  /\  x  e.  ~H )  ->  (
( y  /  2
)  x.  ( normh `  x ) )  =  ( normh `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) ) )
6351, 41, 62syl2anc 671 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( y  / 
2 )  x.  ( normh `  x ) )  =  ( normh `  (
( y  /  2
)  .h  x ) ) )
6440mulid1d 9685 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( y  / 
2 )  x.  1 )  =  ( y  /  2 ) )
6553, 63, 643brtr3d 4445 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( normh `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) )  <_  ( y  / 
2 ) )
66 rphalflt 11357 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( y  e.  RR+  ->  ( y  /  2 )  < 
y )
6766adantr 471 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( y  /  2
)  <  y )
6845, 39, 38, 65, 67lelttrd 9818 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( normh `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) )  <  y )
69 fveq2 5887 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( z  =  ( ( y  /  2 )  .h  x )  ->  ( normh `  z )  =  ( normh `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) ) )
7069breq1d 4425 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( z  =  ( ( y  /  2 )  .h  x )  ->  (
( normh `  z )  <  y  <->  ( normh `  (
( y  /  2
)  .h  x ) )  <  y ) )
71 fveq2 5887 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( z  =  ( ( y  /  2 )  .h  x )  ->  ( T `  z )  =  ( T `  ( ( y  / 
2 )  .h  x
) ) )
7271fveq2d 5891 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( z  =  ( ( y  /  2 )  .h  x )  ->  ( N `  ( T `  z ) )  =  ( N `  ( T `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) ) ) )
7372breq1d 4425 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( z  =  ( ( y  /  2 )  .h  x )  ->  (
( N `  ( T `  z )
)  <  1  <->  ( N `  ( T `  (
( y  /  2
)  .h  x ) ) )  <  1
) )
7470, 73imbi12d 326 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  =  ( ( y  /  2 )  .h  x )  ->  (
( ( normh `  z
)  <  y  ->  ( N `  ( T `
 z ) )  <  1 )  <->  ( ( normh `  ( ( y  /  2 )  .h  x ) )  < 
y  ->  ( N `  ( T `  (
( y  /  2
)  .h  x ) ) )  <  1
) ) )
7574rspcv 3157 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( y  /  2
)  .h  x )  e.  ~H  ->  ( A. z  e.  ~H  ( ( normh `  z
)  <  y  ->  ( N `  ( T `
 z ) )  <  1 )  -> 
( ( normh `  (
( y  /  2
)  .h  x ) )  <  y  -> 
( N `  ( T `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) ) )  <  1 ) ) )
7643, 75syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( A. z  e. 
~H  ( ( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z )
)  <  1 )  ->  ( ( normh `  ( ( y  / 
2 )  .h  x
) )  <  y  ->  ( N `  ( T `  ( (
y  /  2 )  .h  x ) ) )  <  1 ) ) )
7768, 76mpid 42 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( A. z  e. 
~H  ( ( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z )
)  <  1 )  ->  ( N `  ( T `  ( ( y  /  2 )  .h  x ) ) )  <  1 ) )
782ad2antrl 739 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( N `  ( T `  x )
)  e.  RR )
7978, 49, 51ltmuldiv2d 11414 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( ( y  /  2 )  x.  ( N `  ( T `  x )
) )  <  1  <->  ( N `  ( T `
 x ) )  <  ( 1  / 
( y  /  2
) ) ) )
8051rprecred 11380 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( 1  /  (
y  /  2 ) )  e.  RR )
81 ltle 9747 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( N `  ( T `  x )
)  e.  RR  /\  ( 1  /  (
y  /  2 ) )  e.  RR )  ->  ( ( N `
 ( T `  x ) )  < 
( 1  /  (
y  /  2 ) )  ->  ( N `  ( T `  x
) )  <_  (
1  /  ( y  /  2 ) ) ) )
8278, 80, 81syl2anc 671 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( N `  ( T `  x ) )  <  ( 1  /  ( y  / 
2 ) )  -> 
( N `  ( T `  x )
)  <_  ( 1  /  ( y  / 
2 ) ) ) )
8379, 82sylbid 223 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( ( y  /  2 )  x.  ( N `  ( T `  x )
) )  <  1  ->  ( N `  ( T `  x )
)  <_  ( 1  /  ( y  / 
2 ) ) ) )
84 nmcex.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( y  /  2
)  e.  RR+  /\  x  e.  ~H )  ->  (
( y  /  2
)  x.  ( N `
 ( T `  x ) ) )  =  ( N `  ( T `  ( ( y  /  2 )  .h  x ) ) ) )
8551, 41, 84syl2anc 671 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( y  / 
2 )  x.  ( N `  ( T `  x ) ) )  =  ( N `  ( T `  ( ( y  /  2 )  .h  x ) ) ) )
8685breq1d 4425 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( ( y  /  2 )  x.  ( N `  ( T `  x )
) )  <  1  <->  ( N `  ( T `
 ( ( y  /  2 )  .h  x ) ) )  <  1 ) )
87 rpcn 11338 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( y  e.  RR+  ->  y  e.  CC )
88 rpne0 11345 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( y  e.  RR+  ->  y  =/=  0 )
89 2cn 10707 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  2  e.  CC
90 2ne0 10729 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  2  =/=  0
91 recdiv 10340 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( y  e.  CC  /\  y  =/=  0 )  /\  ( 2  e.  CC  /\  2  =/=  0 ) )  -> 
( 1  /  (
y  /  2 ) )  =  ( 2  /  y ) )
9289, 90, 91mpanr12 696 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( y  e.  CC  /\  y  =/=  0 )  -> 
( 1  /  (
y  /  2 ) )  =  ( 2  /  y ) )
9387, 88, 92syl2anc 671 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( y  e.  RR+  ->  ( 1  /  ( y  / 
2 ) )  =  ( 2  /  y
) )
9493adantr 471 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( 1  /  (
y  /  2 ) )  =  ( 2  /  y ) )
9594breq2d 4427 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( N `  ( T `  x ) )  <_  ( 1  /  ( y  / 
2 ) )  <->  ( N `  ( T `  x
) )  <_  (
2  /  y ) ) )
9683, 86, 953imtr3d 275 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( ( N `  ( T `  ( ( y  /  2 )  .h  x ) ) )  <  1  -> 
( N `  ( T `  x )
)  <_  ( 2  /  y ) ) )
9777, 96syld 45 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  (
x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  -> 
( A. z  e. 
~H  ( ( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z )
)  <  1 )  ->  ( N `  ( T `  x ) )  <_  ( 2  /  y ) ) )
9897imp 435 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( y  e.  RR+  /\  ( x  e.  ~H  /\  ( normh `  x )  <_  1 ) )  /\  A. z  e.  ~H  (
( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z
) )  <  1
) )  ->  ( N `  ( T `  x ) )  <_ 
( 2  /  y
) )
9998an32s 818 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( y  e.  RR+  /\ 
A. z  e.  ~H  ( ( normh `  z
)  <  y  ->  ( N `  ( T `
 z ) )  <  1 ) )  /\  ( x  e. 
~H  /\  ( normh `  x )  <_  1
) )  ->  ( N `  ( T `  x ) )  <_ 
( 2  /  y
) )
10099anassrs 658 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( y  e.  RR+  /\  A. z  e. 
~H  ( ( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z )
)  <  1 ) )  /\  x  e. 
~H )  /\  ( normh `  x )  <_ 
1 )  ->  ( N `  ( T `  x ) )  <_ 
( 2  /  y
) )
101 breq1 4418 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  =  ( N `  ( T `  x ) )  ->  ( n  <_  ( 2  /  y
)  <->  ( N `  ( T `  x ) )  <_  ( 2  /  y ) ) )
102100, 101syl5ibrcom 230 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( y  e.  RR+  /\  A. z  e. 
~H  ( ( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z )
)  <  1 ) )  /\  x  e. 
~H )  /\  ( normh `  x )  <_ 
1 )  ->  (
n  =  ( N `
 ( T `  x ) )  ->  n  <_  ( 2  / 
y ) ) )
103102expimpd 612 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( y  e.  RR+  /\ 
A. z  e.  ~H  ( ( normh `  z
)  <  y  ->  ( N `  ( T `
 z ) )  <  1 ) )  /\  x  e.  ~H )  ->  ( ( (
normh `  x )  <_ 
1  /\  n  =  ( N `  ( T `
 x ) ) )  ->  n  <_  ( 2  /  y ) ) )
104103rexlimdva 2890 . . . . . . . 8  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  A. z  e.  ~H  (
( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z
) )  <  1
) )  ->  ( E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x
) ) )  ->  n  <_  ( 2  / 
y ) ) )
105104alrimiv 1783 . . . . . . 7  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  A. z  e.  ~H  (
( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z
) )  <  1
) )  ->  A. n
( E. x  e. 
~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x ) ) )  ->  n  <_  (
2  /  y ) ) )
106 eqeq1 2465 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( m  =  n  ->  (
m  =  ( N `
 ( T `  x ) )  <->  n  =  ( N `  ( T `
 x ) ) ) )
107106anbi2d 715 . . . . . . . . . . 11  |-  ( m  =  n  ->  (
( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) )  <->  ( ( normh `  x )  <_ 
1  /\  n  =  ( N `  ( T `
 x ) ) ) ) )
108107rexbidv 2912 . . . . . . . . . 10  |-  ( m  =  n  ->  ( E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) )  <->  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x ) ) ) ) )
109108ralab 3210 . . . . . . . . 9  |-  ( A. n  e.  { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } n  <_  z  <->  A. n
( E. x  e. 
~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x ) ) )  ->  n  <_  z
) )
110 breq2 4419 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  =  ( 2  / 
y )  ->  (
n  <_  z  <->  n  <_  ( 2  /  y ) ) )
111110imbi2d 322 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( 2  / 
y )  ->  (
( E. x  e. 
~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x ) ) )  ->  n  <_  z
)  <->  ( E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x ) ) )  ->  n  <_  (
2  /  y ) ) ) )
112111albidv 1777 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  ( 2  / 
y )  ->  ( A. n ( E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x ) ) )  ->  n  <_  z
)  <->  A. n ( E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x )
) )  ->  n  <_  ( 2  /  y
) ) ) )
113109, 112syl5bb 265 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  ( 2  / 
y )  ->  ( A. n  e.  { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } n  <_  z  <->  A. n
( E. x  e. 
~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x ) ) )  ->  n  <_  (
2  /  y ) ) ) )
114113rspcev 3161 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 2  /  y
)  e.  RR  /\  A. n ( E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x )  <_  1  /\  n  =  ( N `  ( T `  x ) ) )  ->  n  <_  (
2  /  y ) ) )  ->  E. z  e.  RR  A. n  e. 
{ m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } n  <_  z )
11536, 105, 114syl2anc 671 . . . . . 6  |-  ( ( y  e.  RR+  /\  A. z  e.  ~H  (
( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z
) )  <  1
) )  ->  E. z  e.  RR  A. n  e. 
{ m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } n  <_  z )
116115rexlimiva 2886 . . . . 5  |-  ( E. y  e.  RR+  A. z  e.  ~H  ( ( normh `  z )  <  y  ->  ( N `  ( T `  z )
)  <  1 )  ->  E. z  e.  RR  A. n  e.  { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } n  <_  z )
11731, 116ax-mp 5 . . . 4  |-  E. z  e.  RR  A. n  e. 
{ m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } n  <_  z
118 supxrre 11641 . . . 4  |-  ( ( { m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) }  C_  RR  /\  { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) }  =/=  (/)  /\  E. z  e.  RR  A. n  e. 
{ m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } n  <_  z )  ->  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } ,  RR* ,  <  )  =  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } ,  RR ,  <  ) )
1198, 30, 117, 118mp3an 1373 . . 3  |-  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } ,  RR* ,  <  )  =  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } ,  RR ,  <  )
1201, 119eqtri 2483 . 2  |-  ( S `
 T )  =  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) } ,  RR ,  <  )
121 suprcl 10596 . . 3  |-  ( ( { m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) }  C_  RR  /\  { m  |  E. x  e.  ~H  ( ( normh `  x
)  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x
) ) ) }  =/=  (/)  /\  E. z  e.  RR  A. n  e. 
{ m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } n  <_  z )  ->  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } ,  RR ,  <  )  e.  RR )
1228, 30, 117, 121mp3an 1373 . 2  |-  sup ( { m  |  E. x  e.  ~H  (
( normh `  x )  <_  1  /\  m  =  ( N `  ( T `  x )
) ) } ,  RR ,  <  )  e.  RR
123120, 122eqeltri 2535 1  |-  ( S `
 T )  e.  RR
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 375   A.wal 1452    = wceq 1454    e. wcel 1897   {cab 2447    =/= wne 2632   A.wral 2748   E.wrex 2749    C_ wss 3415   (/)c0 3742   class class class wbr 4415   ` cfv 5600  (class class class)co 6314   supcsup 7979   CCcc 9562   RRcr 9563   0cc0 9564   1c1 9565    x. cmul 9569   RR*cxr 9699    < clt 9700    <_ cle 9701    / cdiv 10296   2c2 10686   RR+crp 11330   abscabs 13345   ~Hchil 26620    .h csm 26622   normhcno 26624   0hc0v 26625
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1679  ax-4 1692  ax-5 1768  ax-6 1815  ax-7 1861  ax-8 1899  ax-9 1906  ax-10 1925  ax-11 1930  ax-12 1943  ax-13 2101  ax-ext 2441  ax-sep 4538  ax-nul 4547  ax-pow 4594  ax-pr 4652  ax-un 6609  ax-cnex 9620  ax-resscn 9621  ax-1cn 9622  ax-icn 9623  ax-addcl 9624  ax-addrcl 9625  ax-mulcl 9626  ax-mulrcl 9627  ax-mulcom 9628  ax-addass 9629  ax-mulass 9630  ax-distr 9631  ax-i2m1 9632  ax-1ne0 9633  ax-1rid 9634  ax-rnegex 9635  ax-rrecex 9636  ax-cnre 9637  ax-pre-lttri 9638  ax-pre-lttrn 9639  ax-pre-ltadd 9640  ax-pre-mulgt0 9641  ax-pre-sup 9642  ax-hv0cl 26704  ax-hfvmul 26706  ax-hvmul0 26711  ax-hfi 26780  ax-his1 26783  ax-his3 26785  ax-his4 26786
This theorem depends on definitions:  df-bi 190  df-or 376  df-an 377  df-3or 992  df-3an 993  df-tru 1457  df-ex 1674  df-nf 1678  df-sb 1808  df-eu 2313  df-mo 2314  df-clab 2448  df-cleq 2454  df-clel 2457  df-nfc 2591  df-ne 2634  df-nel 2635  df-ral 2753  df-rex 2754  df-reu 2755  df-rmo 2756  df-rab 2757  df-v 3058  df-sbc 3279  df-csb 3375  df-dif 3418  df-un 3420  df-in 3422  df-ss 3429  df-pss 3431  df-nul 3743  df-if 3893  df-pw 3964  df-sn 3980  df-pr 3982  df-tp 3984  df-op 3986  df-uni 4212  df-iun 4293  df-br 4416  df-opab 4475  df-mpt 4476  df-tr 4511  df-eprel 4763  df-id 4767  df-po 4773  df-so 4774  df-fr 4811  df-we 4813  df-xp 4858  df-rel 4859  df-cnv 4860  df-co 4861  df-dm 4862  df-rn 4863  df-res 4864  df-ima 4865  df-pred 5398  df-ord 5444  df-on 5445  df-lim 5446  df-suc 5447  df-iota 5564  df-fun 5602  df-fn 5603  df-f 5604  df-f1 5605  df-fo 5606  df-f1o 5607  df-fv 5608  df-riota 6276  df-ov 6317  df-oprab 6318  df-mpt2 6319  df-om 6719  df-2nd 6820  df-wrecs 7053  df-recs 7115  df-rdg 7153  df-er 7388  df-en 7595  df-dom 7596  df-sdom 7597  df-sup 7981  df-pnf 9702  df-mnf 9703  df-xr 9704  df-ltxr 9705  df-le 9706  df-sub 9887  df-neg 9888  df-div 10297  df-nn 10637  df-2 10695  df-3 10696  df-n0 10898  df-z 10966  df-uz 11188  df-rp 11331  df-seq 12245  df-exp 12304  df-cj 13210  df-re 13211  df-im 13212  df-sqrt 13346  df-abs 13347  df-hnorm 26669
This theorem is referenced by:  nmcopexi  27728  nmcfnexi  27752
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