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Theorem ipcnlem1

Description: The inner product operation of a subcomplex pre-Hilbert space is continuous. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses ipcn.v ⊢ V = Base W
ipcn.h ⊢ , ˙ = ⋅ 𝑖 ⁡ W
ipcn.d ⊢ D = dist ⁡ W
ipcn.n ⊢ N = norm ⁡ W
ipcn.t ⊢ T = R 2 N ⁡ A + 1
ipcn.u ⊢ U = R 2 N ⁡ B + T
ipcn.w ⊢ φ → W ∈ CPreHil
ipcn.a ⊢ φ → A ∈ V
ipcn.b ⊢ φ → B ∈ V
ipcn.r ⊢ φ → R ∈ ℝ +
Assertion ipcnlem1 ⊢ φ → ∃ r ∈ ℝ + ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V A D x < r ∧ B D y < r → A , ˙ B − x , ˙ y < R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ipcn.v ⊢ V = Base W
2 ipcn.h ⊢ , ˙ = ⋅ 𝑖 ⁡ W
3 ipcn.d ⊢ D = dist ⁡ W
4 ipcn.n ⊢ N = norm ⁡ W
5 ipcn.t ⊢ T = R 2 N ⁡ A + 1
6 ipcn.u ⊢ U = R 2 N ⁡ B + T
7 ipcn.w ⊢ φ → W ∈ CPreHil
8 ipcn.a ⊢ φ → A ∈ V
9 ipcn.b ⊢ φ → B ∈ V
10 ipcn.r ⊢ φ → R ∈ ℝ +
11 10 rphalfcld ⊢ φ → R 2 ∈ ℝ +
12 cphnlm ⊢ W ∈ CPreHil → W ∈ NrmMod
13 7 12 syl ⊢ φ → W ∈ NrmMod
14 nlmngp ⊢ W ∈ NrmMod → W ∈ NrmGrp
15 13 14 syl ⊢ φ → W ∈ NrmGrp
16 1 4 nmcl ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ A ∈ V → N ⁡ A ∈ ℝ
17 15 8 16 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ A ∈ ℝ
18 1 4 nmge0 ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ A ∈ V → 0 ≤ N ⁡ A
19 15 8 18 syl2anc ⊢ φ → 0 ≤ N ⁡ A
20 17 19 ge0p1rpd ⊢ φ → N ⁡ A + 1 ∈ ℝ +
21 11 20 rpdivcld ⊢ φ → R 2 N ⁡ A + 1 ∈ ℝ +
22 5 21 eqeltrid ⊢ φ → T ∈ ℝ +
23 1 4 nmcl ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ B ∈ V → N ⁡ B ∈ ℝ
24 15 9 23 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ B ∈ ℝ
25 22 rpred ⊢ φ → T ∈ ℝ
26 24 25 readdcld ⊢ φ → N ⁡ B + T ∈ ℝ
27 0red ⊢ φ → 0 ∈ ℝ
28 1 4 nmge0 ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ B ∈ V → 0 ≤ N ⁡ B
29 15 9 28 syl2anc ⊢ φ → 0 ≤ N ⁡ B
30 24 22 ltaddrpd ⊢ φ → N ⁡ B < N ⁡ B + T
31 27 24 26 29 30 lelttrd ⊢ φ → 0 < N ⁡ B + T
32 26 31 elrpd ⊢ φ → N ⁡ B + T ∈ ℝ +
33 11 32 rpdivcld ⊢ φ → R 2 N ⁡ B + T ∈ ℝ +
34 6 33 eqeltrid ⊢ φ → U ∈ ℝ +
35 22 34 ifcld ⊢ φ → if T ≤ U T U ∈ ℝ +
36 7 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → W ∈ CPreHil
37 8 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A ∈ V
38 9 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → B ∈ V
39 10 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → R ∈ ℝ +
40 simprll ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → x ∈ V
41 simprlr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → y ∈ V
42 15 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → W ∈ NrmGrp
43 ngpms ⊢ W ∈ NrmGrp → W ∈ MetSp
44 42 43 syl ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → W ∈ MetSp
45 1 3 mscl ⊢ W ∈ MetSp ∧ A ∈ V ∧ x ∈ V → A D x ∈ ℝ
46 44 37 40 45 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A D x ∈ ℝ
47 35 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → if T ≤ U T U ∈ ℝ +
48 47 rpred ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → if T ≤ U T U ∈ ℝ
49 34 rpred ⊢ φ → U ∈ ℝ
50 49 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → U ∈ ℝ
51 simprrl ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A D x < if T ≤ U T U
52 25 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → T ∈ ℝ
53 min2 ⊢ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ → if T ≤ U T U ≤ U
54 52 50 53 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → if T ≤ U T U ≤ U
55 46 48 50 51 54 ltletrd ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A D x < U
56 15 43 syl ⊢ φ → W ∈ MetSp
57 56 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → W ∈ MetSp
58 1 3 mscl ⊢ W ∈ MetSp ∧ B ∈ V ∧ y ∈ V → B D y ∈ ℝ
59 57 38 41 58 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → B D y ∈ ℝ
60 simprrr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → B D y < if T ≤ U T U
61 min1 ⊢ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ → if T ≤ U T U ≤ T
62 52 50 61 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → if T ≤ U T U ≤ T
63 59 48 52 60 62 ltletrd ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → B D y < T
64 1 2 3 4 5 6 36 37 38 39 40 41 55 63 ipcnlem2 ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A , ˙ B − x , ˙ y < R
65 64 expr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A , ˙ B − x , ˙ y < R
66 65 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A , ˙ B − x , ˙ y < R
67 breq2 ⊢ r = if T ≤ U T U → A D x < r ↔ A D x < if T ≤ U T U
68 breq2 ⊢ r = if T ≤ U T U → B D y < r ↔ B D y < if T ≤ U T U
69 67 68 anbi12d ⊢ r = if T ≤ U T U → A D x < r ∧ B D y < r ↔ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U
70 69 imbi1d ⊢ r = if T ≤ U T U → A D x < r ∧ B D y < r → A , ˙ B − x , ˙ y < R ↔ A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A , ˙ B − x , ˙ y < R
71 70 2ralbidv ⊢ r = if T ≤ U T U → ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V A D x < r ∧ B D y < r → A , ˙ B − x , ˙ y < R ↔ ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A , ˙ B − x , ˙ y < R
72 71 rspcev ⊢ if T ≤ U T U ∈ ℝ + ∧ ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V A D x < if T ≤ U T U ∧ B D y < if T ≤ U T U → A , ˙ B − x , ˙ y < R → ∃ r ∈ ℝ + ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V A D x < r ∧ B D y < r → A , ˙ B − x , ˙ y < R
73 35 66 72 syl2anc ⊢ φ → ∃ r ∈ ℝ + ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V A D x < r ∧ B D y < r → A , ˙ B − x , ˙ y < R