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Theorem minveclem4a

Description: Lemma for minvec . F converges to a point P in Y . (Contributed by Mario Carneiro, 7-May-2014) (Revised by Mario Carneiro, 15-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses minvec.x ⊢ X = Base U
minvec.m ⊢ - ˙ = - U
minvec.n ⊢ N = norm ⁡ U
minvec.u ⊢ φ → U ∈ CPreHil
minvec.y ⊢ φ → Y ∈ LSubSp ⁡ U
minvec.w ⊢ φ → U ↾ 𝑠 Y ∈ CMetSp
minvec.a ⊢ φ → A ∈ X
minvec.j ⊢ J = TopOpen ⁡ U
minvec.r ⊢ R = ran ⁡ y ∈ Y ⟼ N ⁡ A - ˙ y
minvec.s ⊢ S = inf R ℝ <
minvec.d ⊢ D = dist ⁡ U ↾ X × X
minvec.f ⊢ F = ran ⁡ r ∈ ℝ + ⟼ y ∈ Y | A D y 2 ≤ S 2 + r
minvec.p ⊢ P = ⋃ J fLim X filGen F
Assertion minveclem4a ⊢ φ → P ∈ J fLim X filGen F ∩ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 minvec.x ⊢ X = Base U
2 minvec.m ⊢ - ˙ = - U
3 minvec.n ⊢ N = norm ⁡ U
4 minvec.u ⊢ φ → U ∈ CPreHil
5 minvec.y ⊢ φ → Y ∈ LSubSp ⁡ U
6 minvec.w ⊢ φ → U ↾ 𝑠 Y ∈ CMetSp
7 minvec.a ⊢ φ → A ∈ X
8 minvec.j ⊢ J = TopOpen ⁡ U
9 minvec.r ⊢ R = ran ⁡ y ∈ Y ⟼ N ⁡ A - ˙ y
10 minvec.s ⊢ S = inf R ℝ <
11 minvec.d ⊢ D = dist ⁡ U ↾ X × X
12 minvec.f ⊢ F = ran ⁡ r ∈ ℝ + ⟼ y ∈ Y | A D y 2 ≤ S 2 + r
13 minvec.p ⊢ P = ⋃ J fLim X filGen F
14 ovex ⊢ J fLim X filGen F ∈ V
15 14 uniex ⊢ ⋃ J fLim X filGen F ∈ V
16 15 snid ⊢ ⋃ J fLim X filGen F ∈ ⋃ J fLim X filGen F
17 cphngp ⊢ U ∈ CPreHil → U ∈ NrmGrp
18 ngpxms ⊢ U ∈ NrmGrp → U ∈ ∞MetSp
19 4 17 18 3syl ⊢ φ → U ∈ ∞MetSp
20 8 1 11 xmstopn ⊢ U ∈ ∞MetSp → J = MetOpen ⁡ D
21 19 20 syl ⊢ φ → J = MetOpen ⁡ D
22 21 oveq1d ⊢ φ → J ↾ 𝑡 Y = MetOpen ⁡ D ↾ 𝑡 Y
23 1 11 xmsxmet ⊢ U ∈ ∞MetSp → D ∈ ∞Met ⁡ X
24 19 23 syl ⊢ φ → D ∈ ∞Met ⁡ X
25 eqid ⊢ LSubSp ⁡ U = LSubSp ⁡ U
26 1 25 lssss ⊢ Y ∈ LSubSp ⁡ U → Y ⊆ X
27 5 26 syl ⊢ φ → Y ⊆ X
28 eqid ⊢ D ↾ Y × Y = D ↾ Y × Y
29 eqid ⊢ MetOpen ⁡ D = MetOpen ⁡ D
30 eqid ⊢ MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y = MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y
31 28 29 30 metrest ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → MetOpen ⁡ D ↾ 𝑡 Y = MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y
32 24 27 31 syl2anc ⊢ φ → MetOpen ⁡ D ↾ 𝑡 Y = MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y
33 22 32 eqtr2d ⊢ φ → MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y = J ↾ 𝑡 Y
34 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 minveclem3b ⊢ φ → F ∈ fBas ⁡ Y
35 fgcl ⊢ F ∈ fBas ⁡ Y → Y filGen F ∈ Fil ⁡ Y
36 34 35 syl ⊢ φ → Y filGen F ∈ Fil ⁡ Y
37 1 fvexi ⊢ X ∈ V
38 37 a1i ⊢ φ → X ∈ V
39 trfg ⊢ Y filGen F ∈ Fil ⁡ Y ∧ Y ⊆ X ∧ X ∈ V → X filGen Y filGen F ↾ 𝑡 Y = Y filGen F
40 36 27 38 39 syl3anc ⊢ φ → X filGen Y filGen F ↾ 𝑡 Y = Y filGen F
41 fgabs ⊢ F ∈ fBas ⁡ Y ∧ Y ⊆ X → X filGen Y filGen F = X filGen F
42 34 27 41 syl2anc ⊢ φ → X filGen Y filGen F = X filGen F
43 42 oveq1d ⊢ φ → X filGen Y filGen F ↾ 𝑡 Y = X filGen F ↾ 𝑡 Y
44 40 43 eqtr3d ⊢ φ → Y filGen F = X filGen F ↾ 𝑡 Y
45 33 44 oveq12d ⊢ φ → MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y fLim Y filGen F = J ↾ 𝑡 Y fLim X filGen F ↾ 𝑡 Y
46 xmstps ⊢ U ∈ ∞MetSp → U ∈ TopSp
47 19 46 syl ⊢ φ → U ∈ TopSp
48 1 8 istps ⊢ U ∈ TopSp ↔ J ∈ TopOn ⁡ X
49 47 48 sylib ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
50 fbsspw ⊢ F ∈ fBas ⁡ Y → F ⊆ 𝒫 Y
51 34 50 syl ⊢ φ → F ⊆ 𝒫 Y
52 27 sspwd ⊢ φ → 𝒫 Y ⊆ 𝒫 X
53 51 52 sstrd ⊢ φ → F ⊆ 𝒫 X
54 fbasweak ⊢ F ∈ fBas ⁡ Y ∧ F ⊆ 𝒫 X ∧ X ∈ V → F ∈ fBas ⁡ X
55 34 53 38 54 syl3anc ⊢ φ → F ∈ fBas ⁡ X
56 fgcl ⊢ F ∈ fBas ⁡ X → X filGen F ∈ Fil ⁡ X
57 55 56 syl ⊢ φ → X filGen F ∈ Fil ⁡ X
58 filfbas ⊢ Y filGen F ∈ Fil ⁡ Y → Y filGen F ∈ fBas ⁡ Y
59 34 35 58 3syl ⊢ φ → Y filGen F ∈ fBas ⁡ Y
60 fbsspw ⊢ Y filGen F ∈ fBas ⁡ Y → Y filGen F ⊆ 𝒫 Y
61 59 60 syl ⊢ φ → Y filGen F ⊆ 𝒫 Y
62 61 52 sstrd ⊢ φ → Y filGen F ⊆ 𝒫 X
63 fbasweak ⊢ Y filGen F ∈ fBas ⁡ Y ∧ Y filGen F ⊆ 𝒫 X ∧ X ∈ V → Y filGen F ∈ fBas ⁡ X
64 59 62 38 63 syl3anc ⊢ φ → Y filGen F ∈ fBas ⁡ X
65 ssfg ⊢ Y filGen F ∈ fBas ⁡ X → Y filGen F ⊆ X filGen Y filGen F
66 64 65 syl ⊢ φ → Y filGen F ⊆ X filGen Y filGen F
67 66 42 sseqtrd ⊢ φ → Y filGen F ⊆ X filGen F
68 filtop ⊢ Y filGen F ∈ Fil ⁡ Y → Y ∈ Y filGen F
69 36 68 syl ⊢ φ → Y ∈ Y filGen F
70 67 69 sseldd ⊢ φ → Y ∈ X filGen F
71 flimrest ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ X filGen F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ X filGen F → J ↾ 𝑡 Y fLim X filGen F ↾ 𝑡 Y = J fLim X filGen F ∩ Y
72 49 57 70 71 syl3anc ⊢ φ → J ↾ 𝑡 Y fLim X filGen F ↾ 𝑡 Y = J fLim X filGen F ∩ Y
73 45 72 eqtrd ⊢ φ → MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y fLim Y filGen F = J fLim X filGen F ∩ Y
74 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 minveclem3a ⊢ φ → D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y
75 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 minveclem3 ⊢ φ → Y filGen F ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y
76 30 cmetcvg ⊢ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ Y filGen F ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y → MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y fLim Y filGen F ≠ ∅
77 74 75 76 syl2anc ⊢ φ → MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y fLim Y filGen F ≠ ∅
78 73 77 eqnetrrd ⊢ φ → J fLim X filGen F ∩ Y ≠ ∅
79 78 neneqd ⊢ φ → ¬ J fLim X filGen F ∩ Y = ∅
80 inss1 ⊢ J fLim X filGen F ∩ Y ⊆ J fLim X filGen F
81 29 methaus ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → MetOpen ⁡ D ∈ Haus
82 23 81 syl ⊢ U ∈ ∞MetSp → MetOpen ⁡ D ∈ Haus
83 20 82 eqeltrd ⊢ U ∈ ∞MetSp → J ∈ Haus
84 hausflimi ⊢ J ∈ Haus → ∃* x x ∈ J fLim X filGen F
85 19 83 84 3syl ⊢ φ → ∃* x x ∈ J fLim X filGen F
86 ssn0 ⊢ J fLim X filGen F ∩ Y ⊆ J fLim X filGen F ∧ J fLim X filGen F ∩ Y ≠ ∅ → J fLim X filGen F ≠ ∅
87 80 78 86 sylancr ⊢ φ → J fLim X filGen F ≠ ∅
88 n0moeu ⊢ J fLim X filGen F ≠ ∅ → ∃* x x ∈ J fLim X filGen F ↔ ∃! x x ∈ J fLim X filGen F
89 87 88 syl ⊢ φ → ∃* x x ∈ J fLim X filGen F ↔ ∃! x x ∈ J fLim X filGen F
90 85 89 mpbid ⊢ φ → ∃! x x ∈ J fLim X filGen F
91 euen1b ⊢ J fLim X filGen F ≈ 1 𝑜 ↔ ∃! x x ∈ J fLim X filGen F
92 90 91 sylibr ⊢ φ → J fLim X filGen F ≈ 1 𝑜
93 en1b ⊢ J fLim X filGen F ≈ 1 𝑜 ↔ J fLim X filGen F = ⋃ J fLim X filGen F
94 92 93 sylib ⊢ φ → J fLim X filGen F = ⋃ J fLim X filGen F
95 80 94 sseqtrid ⊢ φ → J fLim X filGen F ∩ Y ⊆ ⋃ J fLim X filGen F
96 sssn ⊢ J fLim X filGen F ∩ Y ⊆ ⋃ J fLim X filGen F ↔ J fLim X filGen F ∩ Y = ∅ ∨ J fLim X filGen F ∩ Y = ⋃ J fLim X filGen F
97 95 96 sylib ⊢ φ → J fLim X filGen F ∩ Y = ∅ ∨ J fLim X filGen F ∩ Y = ⋃ J fLim X filGen F
98 97 ord ⊢ φ → ¬ J fLim X filGen F ∩ Y = ∅ → J fLim X filGen F ∩ Y = ⋃ J fLim X filGen F
99 79 98 mpd ⊢ φ → J fLim X filGen F ∩ Y = ⋃ J fLim X filGen F
100 16 99 eleqtrrid ⊢ φ → ⋃ J fLim X filGen F ∈ J fLim X filGen F ∩ Y
101 13 100 eqeltrid ⊢ φ → P ∈ J fLim X filGen F ∩ Y