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Theorem 4cphipval2

Description: Four times the inner product value cphipval2 . (Contributed by NM, 1-Feb-2008) (Revised by AV, 18-Oct-2021)

Ref Expression
Hypotheses cphipfval.x ⊢ X = Base W
cphipfval.p ⊢ + ˙ = + W
cphipfval.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
cphipfval.n ⊢ N = norm ⁡ W
cphipfval.i ⊢ , ˙ = ⋅ 𝑖 ⁡ W
cphipval2.m ⊢ - ˙ = - W
cphipval2.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
cphipval2.k ⊢ K = Base F
Assertion 4cphipval2 ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → 4 ⁢ A , ˙ B = N ⁡ A + ˙ B 2 - N ⁡ A - ˙ B 2 + i ⁢ N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cphipfval.x ⊢ X = Base W
2 cphipfval.p ⊢ + ˙ = + W
3 cphipfval.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
4 cphipfval.n ⊢ N = norm ⁡ W
5 cphipfval.i ⊢ , ˙ = ⋅ 𝑖 ⁡ W
6 cphipval2.m ⊢ - ˙ = - W
7 cphipval2.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
8 cphipval2.k ⊢ K = Base F
9 1 2 3 4 5 6 7 8 cphipval2 ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A , ˙ B = N ⁡ A + ˙ B 2 - N ⁡ A - ˙ B 2 + i ⁢ N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2 4
10 9 oveq2d ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → 4 ⁢ A , ˙ B = 4 ⁢ N ⁡ A + ˙ B 2 - N ⁡ A - ˙ B 2 + i ⁢ N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2 4
11 7 8 cphsubrg ⊢ W ∈ CPreHil → K ∈ SubRing ⁡ ℂ fld
12 cnfldbas ⊢ ℂ = Base ℂ fld
13 12 subrgss ⊢ K ∈ SubRing ⁡ ℂ fld → K ⊆ ℂ
14 11 13 syl ⊢ W ∈ CPreHil → K ⊆ ℂ
15 14 adantr ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K → K ⊆ ℂ
16 15 3ad2ant1 ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → K ⊆ ℂ
17 simp1l ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → W ∈ CPreHil
18 cphngp ⊢ W ∈ CPreHil → W ∈ NrmGrp
19 ngpgrp ⊢ W ∈ NrmGrp → W ∈ Grp
20 18 19 syl ⊢ W ∈ CPreHil → W ∈ Grp
21 20 adantr ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K → W ∈ Grp
22 1 2 grpcl ⊢ W ∈ Grp ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A + ˙ B ∈ X
23 21 22 syl3an1 ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A + ˙ B ∈ X
24 1 5 4 7 8 cphnmcl ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A + ˙ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ B ∈ K
25 17 23 24 syl2anc ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ B ∈ K
26 16 25 sseldd ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ B ∈ ℂ
27 26 sqcld ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ B 2 ∈ ℂ
28 1 6 grpsubcl ⊢ W ∈ Grp ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A - ˙ B ∈ X
29 21 28 syl3an1 ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A - ˙ B ∈ X
30 1 5 4 7 8 cphnmcl ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A - ˙ B ∈ X → N ⁡ A - ˙ B ∈ K
31 17 29 30 syl2anc ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A - ˙ B ∈ K
32 16 31 sseldd ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A - ˙ B ∈ ℂ
33 32 sqcld ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A - ˙ B 2 ∈ ℂ
34 27 33 subcld ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ B 2 ∈ ℂ
35 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
36 35 a1i ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → i ∈ ℂ
37 17 20 syl ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → W ∈ Grp
38 simp2 ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A ∈ X
39 cphlmod ⊢ W ∈ CPreHil → W ∈ LMod
40 39 adantr ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K → W ∈ LMod
41 40 3ad2ant1 ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → W ∈ LMod
42 simp1r ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → i ∈ K
43 simp3 ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → B ∈ X
44 1 7 3 8 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ i ∈ K ∧ B ∈ X → i · ˙ B ∈ X
45 41 42 43 44 syl3anc ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → i · ˙ B ∈ X
46 1 2 grpcl ⊢ W ∈ Grp ∧ A ∈ X ∧ i · ˙ B ∈ X → A + ˙ i · ˙ B ∈ X
47 37 38 45 46 syl3anc ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A + ˙ i · ˙ B ∈ X
48 1 5 4 7 8 cphnmcl ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A + ˙ i · ˙ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ i · ˙ B ∈ K
49 17 47 48 syl2anc ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ i · ˙ B ∈ K
50 16 49 sseldd ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ i · ˙ B ∈ ℂ
51 50 sqcld ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 ∈ ℂ
52 1 6 grpsubcl ⊢ W ∈ Grp ∧ A ∈ X ∧ i · ˙ B ∈ X → A - ˙ i · ˙ B ∈ X
53 37 38 45 52 syl3anc ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A - ˙ i · ˙ B ∈ X
54 1 5 4 7 8 cphnmcl ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A - ˙ i · ˙ B ∈ X → N ⁡ A - ˙ i · ˙ B ∈ K
55 17 53 54 syl2anc ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A - ˙ i · ˙ B ∈ K
56 16 55 sseldd ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A - ˙ i · ˙ B ∈ ℂ
57 56 sqcld ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2 ∈ ℂ
58 51 57 subcld ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2 ∈ ℂ
59 36 58 mulcld ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → i ⁢ N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2 ∈ ℂ
60 34 59 addcld ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → N ⁡ A + ˙ B 2 - N ⁡ A - ˙ B 2 + i ⁢ N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2 ∈ ℂ
61 4cn ⊢ 4 ∈ ℂ
62 61 a1i ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → 4 ∈ ℂ
63 4ne0 ⊢ 4 ≠ 0
64 63 a1i ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → 4 ≠ 0
65 60 62 64 divcan2d ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → 4 ⁢ N ⁡ A + ˙ B 2 - N ⁡ A - ˙ B 2 + i ⁢ N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2 4 = N ⁡ A + ˙ B 2 - N ⁡ A - ˙ B 2 + i ⁢ N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2
66 10 65 eqtrd ⊢ W ∈ CPreHil ∧ i ∈ K ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → 4 ⁢ A , ˙ B = N ⁡ A + ˙ B 2 - N ⁡ A - ˙ B 2 + i ⁢ N ⁡ A + ˙ i · ˙ B 2 − N ⁡ A - ˙ i · ˙ B 2