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Theorem minvecolem6

Description: Lemma for minveco . Any minimal point is less than S away from A . (Contributed by Mario Carneiro, 9-May-2014) (Revised by AV, 4-Oct-2020) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses minveco.x ⊢ X = BaseSet ⁡ U
minveco.m ⊢ M = - v ⁡ U
minveco.n ⊢ N = norm CV ⁡ U
minveco.y ⊢ Y = BaseSet ⁡ W
minveco.u ⊢ φ → U ∈ CPreHil OLD
minveco.w ⊢ φ → W ∈ SubSp ⁡ U ∩ CBan
minveco.a ⊢ φ → A ∈ X
minveco.d ⊢ D = IndMet ⁡ U
minveco.j ⊢ J = MetOpen ⁡ D
minveco.r ⊢ R = ran ⁡ y ∈ Y ⟼ N ⁡ A M y
minveco.s ⊢ S = inf R ℝ <
Assertion minvecolem6 ⊢ φ ∧ x ∈ Y → A D x 2 ≤ S 2 + 0 ↔ ∀ y ∈ Y N ⁡ A M x ≤ N ⁡ A M y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 minveco.x ⊢ X = BaseSet ⁡ U
2 minveco.m ⊢ M = - v ⁡ U
3 minveco.n ⊢ N = norm CV ⁡ U
4 minveco.y ⊢ Y = BaseSet ⁡ W
5 minveco.u ⊢ φ → U ∈ CPreHil OLD
6 minveco.w ⊢ φ → W ∈ SubSp ⁡ U ∩ CBan
7 minveco.a ⊢ φ → A ∈ X
8 minveco.d ⊢ D = IndMet ⁡ U
9 minveco.j ⊢ J = MetOpen ⁡ D
10 minveco.r ⊢ R = ran ⁡ y ∈ Y ⟼ N ⁡ A M y
11 minveco.s ⊢ S = inf R ℝ <
12 phnv ⊢ U ∈ CPreHil OLD → U ∈ NrmCVec
13 5 12 syl ⊢ φ → U ∈ NrmCVec
14 13 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Y → U ∈ NrmCVec
15 7 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Y → A ∈ X
16 inss1 ⊢ SubSp ⁡ U ∩ CBan ⊆ SubSp ⁡ U
17 16 6 sselid ⊢ φ → W ∈ SubSp ⁡ U
18 eqid ⊢ SubSp ⁡ U = SubSp ⁡ U
19 1 4 18 sspba ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ W ∈ SubSp ⁡ U → Y ⊆ X
20 13 17 19 syl2anc ⊢ φ → Y ⊆ X
21 20 sselda ⊢ φ ∧ x ∈ Y → x ∈ X
22 1 2 3 8 imsdval ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ A ∈ X ∧ x ∈ X → A D x = N ⁡ A M x
23 14 15 21 22 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Y → A D x = N ⁡ A M x
24 23 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ Y → A D x 2 = N ⁡ A M x 2
25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 minvecolem1 ⊢ φ → R ⊆ ℝ ∧ R ≠ ∅ ∧ ∀ w ∈ R 0 ≤ w
26 25 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Y → R ⊆ ℝ ∧ R ≠ ∅ ∧ ∀ w ∈ R 0 ≤ w
27 26 simp1d ⊢ φ ∧ x ∈ Y → R ⊆ ℝ
28 26 simp2d ⊢ φ ∧ x ∈ Y → R ≠ ∅
29 0red ⊢ φ ∧ x ∈ Y → 0 ∈ ℝ
30 26 simp3d ⊢ φ ∧ x ∈ Y → ∀ w ∈ R 0 ≤ w
31 breq1 ⊢ x = 0 → x ≤ w ↔ 0 ≤ w
32 31 ralbidv ⊢ x = 0 → ∀ w ∈ R x ≤ w ↔ ∀ w ∈ R 0 ≤ w
33 32 rspcev ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ ∀ w ∈ R 0 ≤ w → ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ R x ≤ w
34 29 30 33 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ Y → ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ R x ≤ w
35 infrecl ⊢ R ⊆ ℝ ∧ R ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ R x ≤ w → inf R ℝ < ∈ ℝ
36 27 28 34 35 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Y → inf R ℝ < ∈ ℝ
37 11 36 eqeltrid ⊢ φ ∧ x ∈ Y → S ∈ ℝ
38 37 resqcld ⊢ φ ∧ x ∈ Y → S 2 ∈ ℝ
39 38 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ Y → S 2 ∈ ℂ
40 39 addridd ⊢ φ ∧ x ∈ Y → S 2 + 0 = S 2
41 24 40 breq12d ⊢ φ ∧ x ∈ Y → A D x 2 ≤ S 2 + 0 ↔ N ⁡ A M x 2 ≤ S 2
42 1 2 nvmcl ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ A ∈ X ∧ x ∈ X → A M x ∈ X
43 14 15 21 42 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Y → A M x ∈ X
44 1 3 nvcl ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ A M x ∈ X → N ⁡ A M x ∈ ℝ
45 14 43 44 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ Y → N ⁡ A M x ∈ ℝ
46 1 3 nvge0 ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ A M x ∈ X → 0 ≤ N ⁡ A M x
47 14 43 46 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ Y → 0 ≤ N ⁡ A M x
48 infregelb ⊢ R ⊆ ℝ ∧ R ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ R x ≤ w ∧ 0 ∈ ℝ → 0 ≤ inf R ℝ < ↔ ∀ w ∈ R 0 ≤ w
49 27 28 34 29 48 syl31anc ⊢ φ ∧ x ∈ Y → 0 ≤ inf R ℝ < ↔ ∀ w ∈ R 0 ≤ w
50 30 49 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ Y → 0 ≤ inf R ℝ <
51 50 11 breqtrrdi ⊢ φ ∧ x ∈ Y → 0 ≤ S
52 45 37 47 51 le2sqd ⊢ φ ∧ x ∈ Y → N ⁡ A M x ≤ S ↔ N ⁡ A M x 2 ≤ S 2
53 11 breq2i ⊢ N ⁡ A M x ≤ S ↔ N ⁡ A M x ≤ inf R ℝ <
54 infregelb ⊢ R ⊆ ℝ ∧ R ≠ ∅ ∧ ∃ x ∈ ℝ ∀ w ∈ R x ≤ w ∧ N ⁡ A M x ∈ ℝ → N ⁡ A M x ≤ inf R ℝ < ↔ ∀ w ∈ R N ⁡ A M x ≤ w
55 27 28 34 45 54 syl31anc ⊢ φ ∧ x ∈ Y → N ⁡ A M x ≤ inf R ℝ < ↔ ∀ w ∈ R N ⁡ A M x ≤ w
56 53 55 bitrid ⊢ φ ∧ x ∈ Y → N ⁡ A M x ≤ S ↔ ∀ w ∈ R N ⁡ A M x ≤ w
57 41 52 56 3bitr2d ⊢ φ ∧ x ∈ Y → A D x 2 ≤ S 2 + 0 ↔ ∀ w ∈ R N ⁡ A M x ≤ w
58 10 raleqi ⊢ ∀ w ∈ R N ⁡ A M x ≤ w ↔ ∀ w ∈ ran ⁡ y ∈ Y ⟼ N ⁡ A M y N ⁡ A M x ≤ w
59 fvex ⊢ N ⁡ A M y ∈ V
60 59 rgenw ⊢ ∀ y ∈ Y N ⁡ A M y ∈ V
61 eqid ⊢ y ∈ Y ⟼ N ⁡ A M y = y ∈ Y ⟼ N ⁡ A M y
62 breq2 ⊢ w = N ⁡ A M y → N ⁡ A M x ≤ w ↔ N ⁡ A M x ≤ N ⁡ A M y
63 61 62 ralrnmptw ⊢ ∀ y ∈ Y N ⁡ A M y ∈ V → ∀ w ∈ ran ⁡ y ∈ Y ⟼ N ⁡ A M y N ⁡ A M x ≤ w ↔ ∀ y ∈ Y N ⁡ A M x ≤ N ⁡ A M y
64 60 63 ax-mp ⊢ ∀ w ∈ ran ⁡ y ∈ Y ⟼ N ⁡ A M y N ⁡ A M x ≤ w ↔ ∀ y ∈ Y N ⁡ A M x ≤ N ⁡ A M y
65 58 64 bitri ⊢ ∀ w ∈ R N ⁡ A M x ≤ w ↔ ∀ y ∈ Y N ⁡ A M x ≤ N ⁡ A M y
66 57 65 bitrdi ⊢ φ ∧ x ∈ Y → A D x 2 ≤ S 2 + 0 ↔ ∀ y ∈ Y N ⁡ A M x ≤ N ⁡ A M y