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Theorem htthlem

Description: Lemma for htth . The collection K , which consists of functions F ( z ) ( w ) = <. w | T ( z ) >. = <. T ( w ) | z >. for each z in the unit ball, is a collection of bounded linear functions by ipblnfi , so by the Uniform Boundedness theorem ubth , there is a uniform bound y on || F ( x ) || for all x in the unit ball. Then | T ( x ) | ^ 2 = <. T ( x ) | T ( x ) >. = F ( x ) ( T ( x ) ) <_ y | T ( x ) | , so | T ( x ) | <_ y and T is bounded. (Contributed by NM, 11-Jan-2008) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses htth.1 X = BaseSet U
htth.2 P = 𝑖OLD U
htth.3 L = U LnOp U
htth.4 B = U BLnOp U
htthlem.5 N = norm CV U
htthlem.6 U CHil OLD
htthlem.7 W = + × abs
htthlem.8 φ T L
htthlem.9 φ x X y X x P T y = T x P y
htthlem.10 F = z X w X w P T z
htthlem.11 K = F z X | N z 1
Assertion htthlem φ T B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 htth.1 X = BaseSet U
2 htth.2 P = 𝑖OLD U
3 htth.3 L = U LnOp U
4 htth.4 B = U BLnOp U
5 htthlem.5 N = norm CV U
6 htthlem.6 U CHil OLD
7 htthlem.7 W = + × abs
8 htthlem.8 φ T L
9 htthlem.9 φ x X y X x P T y = T x P y
10 htthlem.10 F = z X w X w P T z
11 htthlem.11 K = F z X | N z 1
12 6 hlnvi U NrmCVec
13 1 1 3 lnof U NrmCVec U NrmCVec T L T : X X
14 12 12 13 mp3an12 T L T : X X
15 8 14 syl φ T : X X
16 15 ffvelcdmda φ x X T x X
17 1 5 nvcl U NrmCVec T x X N T x
18 12 16 17 sylancr φ x X N T x
19 15 ffvelcdmda φ z X T z X
20 hlph U CHil OLD U CPreHil OLD
21 6 20 ax-mp U CPreHil OLD
22 eqid U BLnOp W = U BLnOp W
23 eqid w X w P T z = w X w P T z
24 1 2 21 7 22 23 ipblnfi T z X w X w P T z U BLnOp W
25 19 24 syl φ z X w X w P T z U BLnOp W
26 25 10 fmptd φ F : X U BLnOp W
27 26 ffund φ Fun F
28 27 adantr φ x X Fun F
29 id w K w K
30 29 11 eleqtrdi w K w F z X | N z 1
31 fvelima Fun F w F z X | N z 1 y z X | N z 1 F y = w
32 28 30 31 syl2an φ x X w K y z X | N z 1 F y = w
33 32 ex φ x X w K y z X | N z 1 F y = w
34 fveq2 z = y N z = N y
35 34 breq1d z = y N z 1 N y 1
36 35 elrab y z X | N z 1 y X N y 1
37 fveq2 z = y T z = T y
38 37 oveq2d z = y w P T z = w P T y
39 38 mpteq2dv z = y w X w P T z = w X w P T y
40 39 10 1 mptfvmpt y X F y = w X w P T y
41 40 fveq1d y X F y x = w X w P T y x
42 oveq1 w = x w P T y = x P T y
43 eqid w X w P T y = w X w P T y
44 ovex x P T y V
45 42 43 44 fvmpt x X w X w P T y x = x P T y
46 41 45 sylan9eqr x X y X F y x = x P T y
47 46 ad2ant2lr φ x X y X N y 1 F y x = x P T y
48 rsp2 x X y X x P T y = T x P y x X y X x P T y = T x P y
49 9 48 syl φ x X y X x P T y = T x P y
50 49 impl φ x X y X x P T y = T x P y
51 50 adantrr φ x X y X N y 1 x P T y = T x P y
52 47 51 eqtrd φ x X y X N y 1 F y x = T x P y
53 52 fveq2d φ x X y X N y 1 F y x = T x P y
54 simpl y X N y 1 y X
55 1 2 dipcl U NrmCVec T x X y X T x P y
56 12 55 mp3an1 T x X y X T x P y
57 16 54 56 syl2an φ x X y X N y 1 T x P y
58 57 abscld φ x X y X N y 1 T x P y
59 18 adantr φ x X y X N y 1 N T x
60 1 5 nvcl U NrmCVec y X N y
61 12 60 mpan y X N y
62 61 ad2antrl φ x X y X N y 1 N y
63 59 62 remulcld φ x X y X N y 1 N T x N y
64 1 5 2 21 sii T x X y X T x P y N T x N y
65 16 54 64 syl2an φ x X y X N y 1 T x P y N T x N y
66 1red φ x X y X N y 1 1
67 1 5 nvge0 U NrmCVec T x X 0 N T x
68 12 16 67 sylancr φ x X 0 N T x
69 18 68 jca φ x X N T x 0 N T x
70 69 adantr φ x X y X N y 1 N T x 0 N T x
71 simprr φ x X y X N y 1 N y 1
72 lemul2a N y 1 N T x 0 N T x N y 1 N T x N y N T x 1
73 62 66 70 71 72 syl31anc φ x X y X N y 1 N T x N y N T x 1
74 59 recnd φ x X y X N y 1 N T x
75 74 mulridd φ x X y X N y 1 N T x 1 = N T x
76 73 75 breqtrd φ x X y X N y 1 N T x N y N T x
77 58 63 59 65 76 letrd φ x X y X N y 1 T x P y N T x
78 53 77 eqbrtrd φ x X y X N y 1 F y x N T x
79 36 78 sylan2b φ x X y z X | N z 1 F y x N T x
80 fveq1 F y = w F y x = w x
81 80 fveq2d F y = w F y x = w x
82 81 breq1d F y = w F y x N T x w x N T x
83 79 82 syl5ibcom φ x X y z X | N z 1 F y = w w x N T x
84 83 rexlimdva φ x X y z X | N z 1 F y = w w x N T x
85 33 84 syld φ x X w K w x N T x
86 85 ralrimiv φ x X w K w x N T x
87 brralrspcev N T x w K w x N T x z w K w x z
88 18 86 87 syl2anc φ x X z w K w x z
89 88 ralrimiva φ x X z w K w x z
90 imassrn F z X | N z 1 ran F
91 11 90 eqsstri K ran F
92 26 frnd φ ran F U BLnOp W
93 91 92 sstrid φ K U BLnOp W
94 hlobn U CHil OLD U CBan
95 6 94 ax-mp U CBan
96 7 cnnv W NrmCVec
97 7 cnnvnm abs = norm CV W
98 eqid U normOp OLD W = U normOp OLD W
99 1 97 98 ubth U CBan W NrmCVec K U BLnOp W x X z w K w x z y w K U normOp OLD W w y
100 95 96 99 mp3an12 K U BLnOp W x X z w K w x z y w K U normOp OLD W w y
101 93 100 syl φ x X z w K w x z y w K U normOp OLD W w y
102 89 101 mpbid φ y w K U normOp OLD W w y
103 fveq2 z = x N z = N x
104 103 breq1d z = x N z 1 N x 1
105 104 elrab x z X | N z 1 x X N x 1
106 105 bilanri φ y x X N x 1 x z X | N z 1
107 10 25 dmmptd φ dom F = X
108 107 eleq2d φ x dom F x X
109 108 biimpar φ x X x dom F
110 funfvima Fun F x dom F x z X | N z 1 F x F z X | N z 1
111 27 110 sylan φ x dom F x z X | N z 1 F x F z X | N z 1
112 109 111 syldan φ x X x z X | N z 1 F x F z X | N z 1
113 112 ad2ant2r φ y x X N x 1 x z X | N z 1 F x F z X | N z 1
114 106 113 mpd φ y x X N x 1 F x F z X | N z 1
115 114 11 eleqtrrdi φ y x X N x 1 F x K
116 fveq2 w = F x U normOp OLD W w = U normOp OLD W F x
117 116 breq1d w = F x U normOp OLD W w y U normOp OLD W F x y
118 117 rspcv F x K w K U normOp OLD W w y U normOp OLD W F x y
119 115 118 syl φ y x X N x 1 w K U normOp OLD W w y U normOp OLD W F x y
120 18 ad2ant2r φ y x X U normOp OLD W F x y N T x
121 120 120 remulcld φ y x X U normOp OLD W F x y N T x N T x
122 26 ffvelcdmda φ x X F x U BLnOp W
123 7 cnnvba = BaseSet W
124 1 123 98 22 nmblore U NrmCVec W NrmCVec F x U BLnOp W U normOp OLD W F x
125 12 96 124 mp3an12 F x U BLnOp W U normOp OLD W F x
126 122 125 syl φ x X U normOp OLD W F x
127 126 ad2ant2r φ y x X U normOp OLD W F x y U normOp OLD W F x
128 127 120 remulcld φ y x X U normOp OLD W F x y U normOp OLD W F x N T x
129 simplr φ y x X U normOp OLD W F x y y
130 129 120 remulcld φ y x X U normOp OLD W F x y y N T x
131 fveq2 z = x T z = T x
132 131 oveq2d z = x w P T z = w P T x
133 132 mpteq2dv z = x w X w P T z = w X w P T x
134 133 10 1 mptfvmpt x X F x = w X w P T x
135 134 adantl φ x X F x = w X w P T x
136 135 fveq1d φ x X F x T x = w X w P T x T x
137 oveq1 w = T x w P T x = T x P T x
138 eqid w X w P T x = w X w P T x
139 ovex T x P T x V
140 137 138 139 fvmpt T x X w X w P T x T x = T x P T x
141 16 140 syl φ x X w X w P T x T x = T x P T x
142 136 141 eqtrd φ x X F x T x = T x P T x
143 142 ad2ant2r φ y x X U normOp OLD W F x y F x T x = T x P T x
144 16 ad2ant2r φ y x X U normOp OLD W F x y T x X
145 1 5 2 ipidsq U NrmCVec T x X T x P T x = N T x 2
146 12 144 145 sylancr φ y x X U normOp OLD W F x y T x P T x = N T x 2
147 143 146 eqtrd φ y x X U normOp OLD W F x y F x T x = N T x 2
148 147 fveq2d φ y x X U normOp OLD W F x y F x T x = N T x 2
149 resqcl N T x N T x 2
150 sqge0 N T x 0 N T x 2
151 149 150 absidd N T x N T x 2 = N T x 2
152 120 151 syl φ y x X U normOp OLD W F x y N T x 2 = N T x 2
153 120 recnd φ y x X U normOp OLD W F x y N T x
154 153 sqvald φ y x X U normOp OLD W F x y N T x 2 = N T x N T x
155 148 152 154 3eqtrd φ y x X U normOp OLD W F x y F x T x = N T x N T x
156 122 ad2ant2r φ y x X U normOp OLD W F x y F x U BLnOp W
157 1 5 97 98 22 12 96 nmblolbi F x U BLnOp W T x X F x T x U normOp OLD W F x N T x
158 156 144 157 syl2anc φ y x X U normOp OLD W F x y F x T x U normOp OLD W F x N T x
159 155 158 eqbrtrrd φ y x X U normOp OLD W F x y N T x N T x U normOp OLD W F x N T x
160 12 144 67 sylancr φ y x X U normOp OLD W F x y 0 N T x
161 simprr φ y x X U normOp OLD W F x y U normOp OLD W F x y
162 127 129 120 160 161 lemul1ad φ y x X U normOp OLD W F x y U normOp OLD W F x N T x y N T x
163 121 128 130 159 162 letrd φ y x X U normOp OLD W F x y N T x N T x y N T x
164 lemul1 N T x y N T x 0 < N T x N T x y N T x N T x y N T x
165 164 biimprd N T x y N T x 0 < N T x N T x N T x y N T x N T x y
166 165 3expia N T x y N T x 0 < N T x N T x N T x y N T x N T x y
167 166 expdimp N T x y N T x 0 < N T x N T x N T x y N T x N T x y
168 120 129 120 167 syl21anc φ y x X U normOp OLD W F x y 0 < N T x N T x N T x y N T x N T x y
169 163 168 mpid φ y x X U normOp OLD W F x y 0 < N T x N T x y
170 0red φ y x X U normOp OLD W F x y 0
171 1 123 22 blof U NrmCVec W NrmCVec F x U BLnOp W F x : X
172 12 96 171 mp3an12 F x U BLnOp W F x : X
173 122 172 syl φ x X F x : X
174 173 ad2ant2r φ y x X U normOp OLD W F x y F x : X
175 1 123 98 nmooge0 U NrmCVec W NrmCVec F x : X 0 U normOp OLD W F x
176 12 96 175 mp3an12 F x : X 0 U normOp OLD W F x
177 174 176 syl φ y x X U normOp OLD W F x y 0 U normOp OLD W F x
178 170 127 129 177 161 letrd φ y x X U normOp OLD W F x y 0 y
179 breq1 0 = N T x 0 y N T x y
180 178 179 syl5ibcom φ y x X U normOp OLD W F x y 0 = N T x N T x y
181 0re 0
182 leloe 0 N T x 0 N T x 0 < N T x 0 = N T x
183 181 120 182 sylancr φ y x X U normOp OLD W F x y 0 N T x 0 < N T x 0 = N T x
184 160 183 mpbid φ y x X U normOp OLD W F x y 0 < N T x 0 = N T x
185 169 180 184 mpjaod φ y x X U normOp OLD W F x y N T x y
186 185 expr φ y x X U normOp OLD W F x y N T x y
187 186 adantrr φ y x X N x 1 U normOp OLD W F x y N T x y
188 119 187 syld φ y x X N x 1 w K U normOp OLD W w y N T x y
189 188 expr φ y x X N x 1 w K U normOp OLD W w y N T x y
190 189 com23 φ y x X w K U normOp OLD W w y N x 1 N T x y
191 190 ralrimdva φ y w K U normOp OLD W w y x X N x 1 N T x y
192 191 reximdva φ y w K U normOp OLD W w y y x X N x 1 N T x y
193 102 192 mpd φ y x X N x 1 N T x y
194 eqid U normOp OLD U = U normOp OLD U
195 1 1 5 5 194 12 12 nmobndi T : X X U normOp OLD U T y x X N x 1 N T x y
196 15 195 syl φ U normOp OLD U T y x X N x 1 N T x y
197 193 196 mpbird φ U normOp OLD U T
198 ltpnf U normOp OLD U T U normOp OLD U T < +∞
199 197 198 syl φ U normOp OLD U T < +∞
200 194 3 4 isblo U NrmCVec U NrmCVec T B T L U normOp OLD U T < +∞
201 12 12 200 mp2an T B T L U normOp OLD U T < +∞
202 8 199 201 sylanbrc φ T B