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Theorem nmoco 20974
Description: An upper bound on the operator norm of a composition. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
nmoco.1  |-  N  =  ( S normOp U )
nmoco.2  |-  L  =  ( T normOp U )
nmoco.3  |-  M  =  ( S normOp T )
Assertion
Ref Expression
nmoco  |-  ( ( F  e.  ( T NGHom 
U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  ->  ( N `  ( F  o.  G
) )  <_  (
( L `  F
)  x.  ( M `
 G ) ) )

Proof of Theorem nmoco
Dummy variable  x is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nmoco.1 . 2  |-  N  =  ( S normOp U )
2 eqid 2462 . 2  |-  ( Base `  S )  =  (
Base `  S )
3 eqid 2462 . 2  |-  ( norm `  S )  =  (
norm `  S )
4 eqid 2462 . 2  |-  ( norm `  U )  =  (
norm `  U )
5 eqid 2462 . 2  |-  ( 0g
`  S )  =  ( 0g `  S
)
6 nghmrcl1 20969 . . 3  |-  ( G  e.  ( S NGHom  T
)  ->  S  e. NrmGrp )
76adantl 466 . 2  |-  ( ( F  e.  ( T NGHom 
U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  ->  S  e. NrmGrp )
8 nghmrcl2 20970 . . 3  |-  ( F  e.  ( T NGHom  U
)  ->  U  e. NrmGrp )
98adantr 465 . 2  |-  ( ( F  e.  ( T NGHom 
U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  ->  U  e. NrmGrp )
10 nghmghm 20971 . . 3  |-  ( F  e.  ( T NGHom  U
)  ->  F  e.  ( T  GrpHom  U ) )
11 nghmghm 20971 . . 3  |-  ( G  e.  ( S NGHom  T
)  ->  G  e.  ( S  GrpHom  T ) )
12 ghmco 16076 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( T 
GrpHom  U )  /\  G  e.  ( S  GrpHom  T ) )  ->  ( F  o.  G )  e.  ( S  GrpHom  U ) )
1310, 11, 12syl2an 477 . 2  |-  ( ( F  e.  ( T NGHom 
U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  ->  ( F  o.  G )  e.  ( S  GrpHom  U ) )
14 nmoco.2 . . . 4  |-  L  =  ( T normOp U )
1514nghmcl 20964 . . 3  |-  ( F  e.  ( T NGHom  U
)  ->  ( L `  F )  e.  RR )
16 nmoco.3 . . . 4  |-  M  =  ( S normOp T )
1716nghmcl 20964 . . 3  |-  ( G  e.  ( S NGHom  T
)  ->  ( M `  G )  e.  RR )
18 remulcl 9568 . . 3  |-  ( ( ( L `  F
)  e.  RR  /\  ( M `  G )  e.  RR )  -> 
( ( L `  F )  x.  ( M `  G )
)  e.  RR )
1915, 17, 18syl2an 477 . 2  |-  ( ( F  e.  ( T NGHom 
U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  ->  ( ( L `  F )  x.  ( M `  G
) )  e.  RR )
20 nghmrcl1 20969 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( T NGHom  U
)  ->  T  e. NrmGrp )
2114nmoge0 20958 . . . . 5  |-  ( ( T  e. NrmGrp  /\  U  e. NrmGrp  /\  F  e.  ( T  GrpHom  U ) )  ->  0  <_  ( L `  F )
)
2220, 8, 10, 21syl3anc 1223 . . . 4  |-  ( F  e.  ( T NGHom  U
)  ->  0  <_  ( L `  F ) )
2315, 22jca 532 . . 3  |-  ( F  e.  ( T NGHom  U
)  ->  ( ( L `  F )  e.  RR  /\  0  <_ 
( L `  F
) ) )
24 nghmrcl2 20970 . . . . 5  |-  ( G  e.  ( S NGHom  T
)  ->  T  e. NrmGrp )
2516nmoge0 20958 . . . . 5  |-  ( ( S  e. NrmGrp  /\  T  e. NrmGrp  /\  G  e.  ( S  GrpHom  T ) )  ->  0  <_  ( M `  G )
)
266, 24, 11, 25syl3anc 1223 . . . 4  |-  ( G  e.  ( S NGHom  T
)  ->  0  <_  ( M `  G ) )
2717, 26jca 532 . . 3  |-  ( G  e.  ( S NGHom  T
)  ->  ( ( M `  G )  e.  RR  /\  0  <_ 
( M `  G
) ) )
28 mulge0 10061 . . 3  |-  ( ( ( ( L `  F )  e.  RR  /\  0  <_  ( L `  F ) )  /\  ( ( M `  G )  e.  RR  /\  0  <_  ( M `  G ) ) )  ->  0  <_  (
( L `  F
)  x.  ( M `
 G ) ) )
2923, 27, 28syl2an 477 . 2  |-  ( ( F  e.  ( T NGHom 
U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  ->  0  <_  ( ( L `  F
)  x.  ( M `
 G ) ) )
308ad2antrr 725 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  ->  U  e. NrmGrp )
3110ad2antrr 725 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  ->  F  e.  ( T  GrpHom  U ) )
32 eqid 2462 . . . . . . . 8  |-  ( Base `  T )  =  (
Base `  T )
33 eqid 2462 . . . . . . . 8  |-  ( Base `  U )  =  (
Base `  U )
3432, 33ghmf 16061 . . . . . . 7  |-  ( F  e.  ( T  GrpHom  U )  ->  F :
( Base `  T ) --> ( Base `  U )
)
3531, 34syl 16 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  ->  F : ( Base `  T
) --> ( Base `  U
) )
3611ad2antlr 726 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  ->  G  e.  ( S  GrpHom  T ) )
372, 32ghmf 16061 . . . . . . . 8  |-  ( G  e.  ( S  GrpHom  T )  ->  G :
( Base `  S ) --> ( Base `  T )
)
3836, 37syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  ->  G : ( Base `  S
) --> ( Base `  T
) )
39 simprl 755 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  ->  x  e.  ( Base `  S ) )
4038, 39ffvelrnd 6015 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( G `  x
)  e.  ( Base `  T ) )
4135, 40ffvelrnd 6015 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( F `  ( G `  x )
)  e.  ( Base `  U ) )
4233, 4nmcl 20865 . . . . 5  |-  ( ( U  e. NrmGrp  /\  ( F `  ( G `  x ) )  e.  ( Base `  U
) )  ->  (
( norm `  U ) `  ( F `  ( G `  x )
) )  e.  RR )
4330, 41, 42syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  U
) `  ( F `  ( G `  x
) ) )  e.  RR )
4415ad2antrr 725 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( L `  F
)  e.  RR )
4520ad2antrr 725 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  ->  T  e. NrmGrp )
46 eqid 2462 . . . . . . 7  |-  ( norm `  T )  =  (
norm `  T )
4732, 46nmcl 20865 . . . . . 6  |-  ( ( T  e. NrmGrp  /\  ( G `  x )  e.  ( Base `  T
) )  ->  (
( norm `  T ) `  ( G `  x
) )  e.  RR )
4845, 40, 47syl2anc 661 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  T
) `  ( G `  x ) )  e.  RR )
4944, 48remulcld 9615 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( L `  F )  x.  (
( norm `  T ) `  ( G `  x
) ) )  e.  RR )
5017ad2antlr 726 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( M `  G
)  e.  RR )
512, 3nmcl 20865 . . . . . . . 8  |-  ( ( S  e. NrmGrp  /\  x  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( norm `  S ) `  x )  e.  RR )
526, 51sylan 471 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  ( S NGHom 
T )  /\  x  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( norm `  S ) `  x )  e.  RR )
5352ad2ant2lr 747 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  S
) `  x )  e.  RR )
5450, 53remulcld 9615 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( M `  G )  x.  (
( norm `  S ) `  x ) )  e.  RR )
5544, 54remulcld 9615 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( L `  F )  x.  (
( M `  G
)  x.  ( (
norm `  S ) `  x ) ) )  e.  RR )
56 simpll 753 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  ->  F  e.  ( T NGHom  U ) )
5714, 32, 46, 4nmoi 20965 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( T NGHom 
U )  /\  ( G `  x )  e.  ( Base `  T
) )  ->  (
( norm `  U ) `  ( F `  ( G `  x )
) )  <_  (
( L `  F
)  x.  ( (
norm `  T ) `  ( G `  x
) ) ) )
5856, 40, 57syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  U
) `  ( F `  ( G `  x
) ) )  <_ 
( ( L `  F )  x.  (
( norm `  T ) `  ( G `  x
) ) ) )
5923ad2antrr 725 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( L `  F )  e.  RR  /\  0  <_  ( L `  F ) ) )
6016, 2, 3, 46nmoi 20965 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  ( S NGHom 
T )  /\  x  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( norm `  T ) `  ( G `  x
) )  <_  (
( M `  G
)  x.  ( (
norm `  S ) `  x ) ) )
6160ad2ant2lr 747 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  T
) `  ( G `  x ) )  <_ 
( ( M `  G )  x.  (
( norm `  S ) `  x ) ) )
62 lemul2a 10388 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ( norm `  T ) `  ( G `  x )
)  e.  RR  /\  ( ( M `  G )  x.  (
( norm `  S ) `  x ) )  e.  RR  /\  ( ( L `  F )  e.  RR  /\  0  <_  ( L `  F
) ) )  /\  ( ( norm `  T
) `  ( G `  x ) )  <_ 
( ( M `  G )  x.  (
( norm `  S ) `  x ) ) )  ->  ( ( L `
 F )  x.  ( ( norm `  T
) `  ( G `  x ) ) )  <_  ( ( L `
 F )  x.  ( ( M `  G )  x.  (
( norm `  S ) `  x ) ) ) )
6348, 54, 59, 61, 62syl31anc 1226 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( L `  F )  x.  (
( norm `  T ) `  ( G `  x
) ) )  <_ 
( ( L `  F )  x.  (
( M `  G
)  x.  ( (
norm `  S ) `  x ) ) ) )
6443, 49, 55, 58, 63letrd 9729 . . 3  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  U
) `  ( F `  ( G `  x
) ) )  <_ 
( ( L `  F )  x.  (
( M `  G
)  x.  ( (
norm `  S ) `  x ) ) ) )
65 fvco3 5937 . . . . 5  |-  ( ( G : ( Base `  S ) --> ( Base `  T )  /\  x  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( F  o.  G
) `  x )  =  ( F `  ( G `  x ) ) )
6638, 39, 65syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( F  o.  G ) `  x
)  =  ( F `
 ( G `  x ) ) )
6766fveq2d 5863 . . 3  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  U
) `  ( ( F  o.  G ) `  x ) )  =  ( ( norm `  U
) `  ( F `  ( G `  x
) ) ) )
6844recnd 9613 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( L `  F
)  e.  CC )
6950recnd 9613 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( M `  G
)  e.  CC )
7053recnd 9613 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  S
) `  x )  e.  CC )
7168, 69, 70mulassd 9610 . . 3  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( ( L `
 F )  x.  ( M `  G
) )  x.  (
( norm `  S ) `  x ) )  =  ( ( L `  F )  x.  (
( M `  G
)  x.  ( (
norm `  S ) `  x ) ) ) )
7264, 67, 713brtr4d 4472 . 2  |-  ( ( ( F  e.  ( T NGHom  U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  x  =/=  ( 0g `  S
) ) )  -> 
( ( norm `  U
) `  ( ( F  o.  G ) `  x ) )  <_ 
( ( ( L `
 F )  x.  ( M `  G
) )  x.  (
( norm `  S ) `  x ) ) )
731, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 13, 19, 29, 72nmolb2d 20955 1  |-  ( ( F  e.  ( T NGHom 
U )  /\  G  e.  ( S NGHom  T ) )  ->  ( N `  ( F  o.  G
) )  <_  (
( L `  F
)  x.  ( M `
 G ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    = wceq 1374    e. wcel 1762    =/= wne 2657   class class class wbr 4442    o. ccom 4998   -->wf 5577   ` cfv 5581  (class class class)co 6277   RRcr 9482   0cc0 9483    x. cmul 9488    <_ cle 9620   Basecbs 14481   0gc0g 14686    GrpHom cghm 16054   normcnm 20827  NrmGrpcngp 20828   normOpcnmo 20942   NGHom cnghm 20943
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1596  ax-4 1607  ax-5 1675  ax-6 1714  ax-7 1734  ax-8 1764  ax-9 1766  ax-10 1781  ax-11 1786  ax-12 1798  ax-13 1963  ax-ext 2440  ax-rep 4553  ax-sep 4563  ax-nul 4571  ax-pow 4620  ax-pr 4681  ax-un 6569  ax-cnex 9539  ax-resscn 9540  ax-1cn 9541  ax-icn 9542  ax-addcl 9543  ax-addrcl 9544  ax-mulcl 9545  ax-mulrcl 9546  ax-mulcom 9547  ax-addass 9548  ax-mulass 9549  ax-distr 9550  ax-i2m1 9551  ax-1ne0 9552  ax-1rid 9553  ax-rnegex 9554  ax-rrecex 9555  ax-cnre 9556  ax-pre-lttri 9557  ax-pre-lttrn 9558  ax-pre-ltadd 9559  ax-pre-mulgt0 9560  ax-pre-sup 9561
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1377  df-ex 1592  df-nf 1595  df-sb 1707  df-eu 2274  df-mo 2275  df-clab 2448  df-cleq 2454  df-clel 2457  df-nfc 2612  df-ne 2659  df-nel 2660  df-ral 2814  df-rex 2815  df-reu 2816  df-rmo 2817  df-rab 2818  df-v 3110  df-sbc 3327  df-csb 3431  df-dif 3474  df-un 3476  df-in 3478  df-ss 3485  df-pss 3487  df-nul 3781  df-if 3935  df-pw 4007  df-sn 4023  df-pr 4025  df-tp 4027  df-op 4029  df-uni 4241  df-iun 4322  df-br 4443  df-opab 4501  df-mpt 4502  df-tr 4536  df-eprel 4786  df-id 4790  df-po 4795  df-so 4796  df-fr 4833  df-we 4835  df-ord 4876  df-on 4877  df-lim 4878  df-suc 4879  df-xp 5000  df-rel 5001  df-cnv 5002  df-co 5003  df-dm 5004  df-rn 5005  df-res 5006  df-ima 5007  df-iota 5544  df-fun 5583  df-fn 5584  df-f 5585  df-f1 5586  df-fo 5587  df-f1o 5588  df-fv 5589  df-riota 6238  df-ov 6280  df-oprab 6281  df-mpt2 6282  df-om 6674  df-1st 6776  df-2nd 6777  df-recs 7034  df-rdg 7068  df-er 7303  df-map 7414  df-en 7509  df-dom 7510  df-sdom 7511  df-sup 7892  df-pnf 9621  df-mnf 9622  df-xr 9623  df-ltxr 9624  df-le 9625  df-sub 9798  df-neg 9799  df-div 10198  df-nn 10528  df-2 10585  df-n0 10787  df-z 10856  df-uz 11074  df-q 11174  df-rp 11212  df-xneg 11309  df-xadd 11310  df-xmul 11311  df-ico 11526  df-0g 14688  df-topgen 14690  df-mnd 15723  df-mhm 15772  df-grp 15853  df-ghm 16055  df-psmet 18177  df-xmet 18178  df-met 18179  df-bl 18180  df-mopn 18181  df-top 19161  df-bases 19163  df-topon 19164  df-topsp 19165  df-xms 20553  df-ms 20554  df-nm 20833  df-ngp 20834  df-nmo 20945  df-nghm 20946
This theorem is referenced by:  nghmco  20975
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