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Theorem minveclem6

Description: Lemma for minvec . Any minimal point is less than S away from A . (Contributed by Mario Carneiro, 9-May-2014) (Revised by Mario Carneiro, 15-Oct-2015) (Revised by AV, 3-Oct-2020)

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 = sup R <
minvec.d D = dist U X × X
Assertion minveclem6 φ x Y A D x 2 S 2 + 0 y Y N A - ˙ x N A - ˙ 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 = sup R <
11 minvec.d D = dist U X × X
12 11 oveqi A D x = A dist U X × X x
13 7 adantr φ x Y A X
14 eqid LSubSp U = LSubSp U
15 1 14 lssss Y LSubSp U Y X
16 5 15 syl φ Y X
17 16 sselda φ x Y x X
18 13 17 ovresd φ x Y A dist U X × X x = A dist U x
19 12 18 syl5eq φ x Y A D x = A dist U x
20 cphngp U CPreHil U NrmGrp
21 4 20 syl φ U NrmGrp
22 21 adantr φ x Y U NrmGrp
23 eqid dist U = dist U
24 3 1 2 23 ngpds U NrmGrp A X x X A dist U x = N A - ˙ x
25 22 13 17 24 syl3anc φ x Y A dist U x = N A - ˙ x
26 19 25 eqtrd φ x Y A D x = N A - ˙ x
27 26 oveq1d φ x Y A D x 2 = N A - ˙ x 2
28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 minveclem1 φ R R w R 0 w
29 28 adantr φ x Y R R w R 0 w
30 29 simp1d φ x Y R
31 29 simp2d φ x Y R
32 0red φ x Y 0
33 29 simp3d φ x Y w R 0 w
34 breq1 x = 0 x w 0 w
35 34 ralbidv x = 0 w R x w w R 0 w
36 35 rspcev 0 w R 0 w x w R x w
37 32 33 36 syl2anc φ x Y x w R x w
38 infrecl R R x w R x w sup R <
39 30 31 37 38 syl3anc φ x Y sup R <
40 10 39 eqeltrid φ x Y S
41 40 resqcld φ x Y S 2
42 41 recnd φ x Y S 2
43 42 addid1d φ x Y S 2 + 0 = S 2
44 27 43 breq12d φ x Y A D x 2 S 2 + 0 N A - ˙ x 2 S 2
45 cphlmod U CPreHil U LMod
46 4 45 syl φ U LMod
47 46 adantr φ x Y U LMod
48 1 2 lmodvsubcl U LMod A X x X A - ˙ x X
49 47 13 17 48 syl3anc φ x Y A - ˙ x X
50 1 3 nmcl U NrmGrp A - ˙ x X N A - ˙ x
51 22 49 50 syl2anc φ x Y N A - ˙ x
52 1 3 nmge0 U NrmGrp A - ˙ x X 0 N A - ˙ x
53 22 49 52 syl2anc φ x Y 0 N A - ˙ x
54 infregelb R R x w R x w 0 0 sup R < w R 0 w
55 30 31 37 32 54 syl31anc φ x Y 0 sup R < w R 0 w
56 33 55 mpbird φ x Y 0 sup R <
57 56 10 breqtrrdi φ x Y 0 S
58 51 40 53 57 le2sqd φ x Y N A - ˙ x S N A - ˙ x 2 S 2
59 10 breq2i N A - ˙ x S N A - ˙ x sup R <
60 infregelb R R x w R x w N A - ˙ x N A - ˙ x sup R < w R N A - ˙ x w
61 30 31 37 51 60 syl31anc φ x Y N A - ˙ x sup R < w R N A - ˙ x w
62 59 61 syl5bb φ x Y N A - ˙ x S w R N A - ˙ x w
63 44 58 62 3bitr2d φ x Y A D x 2 S 2 + 0 w R N A - ˙ x w
64 9 raleqi w R N A - ˙ x w w ran y Y N A - ˙ y N A - ˙ x w
65 fvex N A - ˙ y V
66 65 rgenw y Y N A - ˙ y V
67 eqid y Y N A - ˙ y = y Y N A - ˙ y
68 breq2 w = N A - ˙ y N A - ˙ x w N A - ˙ x N A - ˙ y
69 67 68 ralrnmptw y Y N A - ˙ y V w ran y Y N A - ˙ y N A - ˙ x w y Y N A - ˙ x N A - ˙ y
70 66 69 ax-mp w ran y Y N A - ˙ y N A - ˙ x w y Y N A - ˙ x N A - ˙ y
71 64 70 bitri w R N A - ˙ x w y Y N A - ˙ x N A - ˙ y
72 63 71 bitrdi φ x Y A D x 2 S 2 + 0 y Y N A - ˙ x N A - ˙ y