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Theorem ipcnlem2

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 +
ipcn.x ⊢ φ → X ∈ V
ipcn.y ⊢ φ → Y ∈ V
ipcn.1 ⊢ φ → A D X < U
ipcn.2 ⊢ φ → B D Y < T
Assertion ipcnlem2 ⊢ φ → 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 ipcn.x ⊢ φ → X ∈ V
12 ipcn.y ⊢ φ → Y ∈ V
13 ipcn.1 ⊢ φ → A D X < U
14 ipcn.2 ⊢ φ → B D Y < T
15 1 2 cphipcl ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A ∈ V ∧ B ∈ V → A , ˙ B ∈ ℂ
16 7 8 9 15 syl3anc ⊢ φ → A , ˙ B ∈ ℂ
17 1 2 cphipcl ⊢ W ∈ CPreHil ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X , ˙ Y ∈ ℂ
18 7 11 12 17 syl3anc ⊢ φ → X , ˙ Y ∈ ℂ
19 1 2 cphipcl ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A ∈ V ∧ Y ∈ V → A , ˙ Y ∈ ℂ
20 7 8 12 19 syl3anc ⊢ φ → A , ˙ Y ∈ ℂ
21 10 rpred ⊢ φ → R ∈ ℝ
22 16 20 subcld ⊢ φ → A , ˙ B − A , ˙ Y ∈ ℂ
23 22 abscld ⊢ φ → A , ˙ B − A , ˙ Y ∈ ℝ
24 cphnlm ⊢ W ∈ CPreHil → W ∈ NrmMod
25 7 24 syl ⊢ φ → W ∈ NrmMod
26 nlmngp ⊢ W ∈ NrmMod → W ∈ NrmGrp
27 25 26 syl ⊢ φ → W ∈ NrmGrp
28 1 4 nmcl ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ A ∈ V → N ⁡ A ∈ ℝ
29 27 8 28 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ A ∈ ℝ
30 1 4 nmge0 ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ A ∈ V → 0 ≤ N ⁡ A
31 27 8 30 syl2anc ⊢ φ → 0 ≤ N ⁡ A
32 29 31 ge0p1rpd ⊢ φ → N ⁡ A + 1 ∈ ℝ +
33 32 rpred ⊢ φ → N ⁡ A + 1 ∈ ℝ
34 ngpms ⊢ W ∈ NrmGrp → W ∈ MetSp
35 27 34 syl ⊢ φ → W ∈ MetSp
36 1 3 mscl ⊢ W ∈ MetSp ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → B D Y ∈ ℝ
37 35 9 12 36 syl3anc ⊢ φ → B D Y ∈ ℝ
38 33 37 remulcld ⊢ φ → N ⁡ A + 1 ⁢ B D Y ∈ ℝ
39 21 rehalfcld ⊢ φ → R 2 ∈ ℝ
40 29 37 remulcld ⊢ φ → N ⁡ A ⁢ B D Y ∈ ℝ
41 eqid ⊢ - W = - W
42 2 1 41 cphsubdi ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A ∈ V ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → A , ˙ B - W Y = A , ˙ B − A , ˙ Y
43 7 8 9 12 42 syl13anc ⊢ φ → A , ˙ B - W Y = A , ˙ B − A , ˙ Y
44 43 fveq2d ⊢ φ → A , ˙ B - W Y = A , ˙ B − A , ˙ Y
45 ngpgrp ⊢ W ∈ NrmGrp → W ∈ Grp
46 27 45 syl ⊢ φ → W ∈ Grp
47 1 41 grpsubcl ⊢ W ∈ Grp ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → B - W Y ∈ V
48 46 9 12 47 syl3anc ⊢ φ → B - W Y ∈ V
49 1 2 4 ipcau ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A ∈ V ∧ B - W Y ∈ V → A , ˙ B - W Y ≤ N ⁡ A ⁢ N ⁡ B - W Y
50 7 8 48 49 syl3anc ⊢ φ → A , ˙ B - W Y ≤ N ⁡ A ⁢ N ⁡ B - W Y
51 4 1 41 3 ngpds ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → B D Y = N ⁡ B - W Y
52 27 9 12 51 syl3anc ⊢ φ → B D Y = N ⁡ B - W Y
53 52 oveq2d ⊢ φ → N ⁡ A ⁢ B D Y = N ⁡ A ⁢ N ⁡ B - W Y
54 50 53 breqtrrd ⊢ φ → A , ˙ B - W Y ≤ N ⁡ A ⁢ B D Y
55 44 54 eqbrtrrd ⊢ φ → A , ˙ B − A , ˙ Y ≤ N ⁡ A ⁢ B D Y
56 msxms ⊢ W ∈ MetSp → W ∈ ∞MetSp
57 35 56 syl ⊢ φ → W ∈ ∞MetSp
58 1 3 xmsge0 ⊢ W ∈ ∞MetSp ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → 0 ≤ B D Y
59 57 9 12 58 syl3anc ⊢ φ → 0 ≤ B D Y
60 29 lep1d ⊢ φ → N ⁡ A ≤ N ⁡ A + 1
61 29 33 37 59 60 lemul1ad ⊢ φ → N ⁡ A ⁢ B D Y ≤ N ⁡ A + 1 ⁢ B D Y
62 23 40 38 55 61 letrd ⊢ φ → A , ˙ B − A , ˙ Y ≤ N ⁡ A + 1 ⁢ B D Y
63 14 5 breqtrdi ⊢ φ → B D Y < R 2 N ⁡ A + 1
64 37 39 32 ltmuldiv2d ⊢ φ → N ⁡ A + 1 ⁢ B D Y < R 2 ↔ B D Y < R 2 N ⁡ A + 1
65 63 64 mpbird ⊢ φ → N ⁡ A + 1 ⁢ B D Y < R 2
66 23 38 39 62 65 lelttrd ⊢ φ → A , ˙ B − A , ˙ Y < R 2
67 20 18 subcld ⊢ φ → A , ˙ Y − X , ˙ Y ∈ ℂ
68 67 abscld ⊢ φ → A , ˙ Y − X , ˙ Y ∈ ℝ
69 1 3 mscl ⊢ W ∈ MetSp ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V → A D X ∈ ℝ
70 35 8 11 69 syl3anc ⊢ φ → A D X ∈ ℝ
71 1 4 nmcl ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ B ∈ V → N ⁡ B ∈ ℝ
72 27 9 71 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ B ∈ ℝ
73 10 rphalfcld ⊢ φ → R 2 ∈ ℝ +
74 73 32 rpdivcld ⊢ φ → R 2 N ⁡ A + 1 ∈ ℝ +
75 5 74 eqeltrid ⊢ φ → T ∈ ℝ +
76 75 rpred ⊢ φ → T ∈ ℝ
77 72 76 readdcld ⊢ φ → N ⁡ B + T ∈ ℝ
78 70 77 remulcld ⊢ φ → A D X ⁢ N ⁡ B + T ∈ ℝ
79 1 4 nmcl ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ Y ∈ V → N ⁡ Y ∈ ℝ
80 27 12 79 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ Y ∈ ℝ
81 70 80 remulcld ⊢ φ → A D X ⁢ N ⁡ Y ∈ ℝ
82 2 1 41 cphsubdir ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → A - W X , ˙ Y = A , ˙ Y − X , ˙ Y
83 7 8 11 12 82 syl13anc ⊢ φ → A - W X , ˙ Y = A , ˙ Y − X , ˙ Y
84 83 fveq2d ⊢ φ → A - W X , ˙ Y = A , ˙ Y − X , ˙ Y
85 1 41 grpsubcl ⊢ W ∈ Grp ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V → A - W X ∈ V
86 46 8 11 85 syl3anc ⊢ φ → A - W X ∈ V
87 1 2 4 ipcau ⊢ W ∈ CPreHil ∧ A - W X ∈ V ∧ Y ∈ V → A - W X , ˙ Y ≤ N ⁡ A - W X ⁢ N ⁡ Y
88 7 86 12 87 syl3anc ⊢ φ → A - W X , ˙ Y ≤ N ⁡ A - W X ⁢ N ⁡ Y
89 4 1 41 3 ngpds ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V → A D X = N ⁡ A - W X
90 27 8 11 89 syl3anc ⊢ φ → A D X = N ⁡ A - W X
91 90 oveq1d ⊢ φ → A D X ⁢ N ⁡ Y = N ⁡ A - W X ⁢ N ⁡ Y
92 88 91 breqtrrd ⊢ φ → A - W X , ˙ Y ≤ A D X ⁢ N ⁡ Y
93 84 92 eqbrtrrd ⊢ φ → A , ˙ Y − X , ˙ Y ≤ A D X ⁢ N ⁡ Y
94 1 3 xmsge0 ⊢ W ∈ ∞MetSp ∧ A ∈ V ∧ X ∈ V → 0 ≤ A D X
95 57 8 11 94 syl3anc ⊢ φ → 0 ≤ A D X
96 80 72 resubcld ⊢ φ → N ⁡ Y − N ⁡ B ∈ ℝ
97 1 4 41 nm2dif ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ Y ∈ V ∧ B ∈ V → N ⁡ Y − N ⁡ B ≤ N ⁡ Y - W B
98 27 12 9 97 syl3anc ⊢ φ → N ⁡ Y − N ⁡ B ≤ N ⁡ Y - W B
99 4 1 41 3 ngpdsr ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ B ∈ V ∧ Y ∈ V → B D Y = N ⁡ Y - W B
100 27 9 12 99 syl3anc ⊢ φ → B D Y = N ⁡ Y - W B
101 98 100 breqtrrd ⊢ φ → N ⁡ Y − N ⁡ B ≤ B D Y
102 37 76 14 ltled ⊢ φ → B D Y ≤ T
103 96 37 76 101 102 letrd ⊢ φ → N ⁡ Y − N ⁡ B ≤ T
104 80 72 76 lesubadd2d ⊢ φ → N ⁡ Y − N ⁡ B ≤ T ↔ N ⁡ Y ≤ N ⁡ B + T
105 103 104 mpbid ⊢ φ → N ⁡ Y ≤ N ⁡ B + T
106 80 77 70 95 105 lemul2ad ⊢ φ → A D X ⁢ N ⁡ Y ≤ A D X ⁢ N ⁡ B + T
107 68 81 78 93 106 letrd ⊢ φ → A , ˙ Y − X , ˙ Y ≤ A D X ⁢ N ⁡ B + T
108 13 6 breqtrdi ⊢ φ → A D X < R 2 N ⁡ B + T
109 0red ⊢ φ → 0 ∈ ℝ
110 1 4 nmge0 ⊢ W ∈ NrmGrp ∧ B ∈ V → 0 ≤ N ⁡ B
111 27 9 110 syl2anc ⊢ φ → 0 ≤ N ⁡ B
112 72 75 ltaddrpd ⊢ φ → N ⁡ B < N ⁡ B + T
113 109 72 77 111 112 lelttrd ⊢ φ → 0 < N ⁡ B + T
114 ltmuldiv ⊢ A D X ∈ ℝ ∧ R 2 ∈ ℝ ∧ N ⁡ B + T ∈ ℝ ∧ 0 < N ⁡ B + T → A D X ⁢ N ⁡ B + T < R 2 ↔ A D X < R 2 N ⁡ B + T
115 70 39 77 113 114 syl112anc ⊢ φ → A D X ⁢ N ⁡ B + T < R 2 ↔ A D X < R 2 N ⁡ B + T
116 108 115 mpbird ⊢ φ → A D X ⁢ N ⁡ B + T < R 2
117 68 78 39 107 116 lelttrd ⊢ φ → A , ˙ Y − X , ˙ Y < R 2
118 16 18 20 21 66 117 abs3lemd ⊢ φ → A , ˙ B − X , ˙ Y < R