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Theorem minvecolem7

Description: Lemma for minveco . Since any two minimal points are distance zero away from each other, the minimal point is unique. (Contributed by Mario Carneiro, 9-May-2014) (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 = sup R <
Assertion minvecolem7 φ ∃! x Y 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 = sup R <
12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 minvecolem5 φ x Y y Y N A M x N A M y
13 5 ad2antrr φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 U CPreHil OLD
14 6 ad2antrr φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 W SubSp U CBan
15 7 ad2antrr φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 A X
16 0re 0
17 16 a1i φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 0
18 0le0 0 0
19 18 a1i φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 0 0
20 simplrl φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 x Y
21 simplrr φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 w Y
22 simprl φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 A D x 2 S 2 + 0
23 simprr φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0
24 1 2 3 4 13 14 15 8 9 10 11 17 19 20 21 22 23 minvecolem2 φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 x D w 2 4 0
25 24 ex φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 x D w 2 4 0
26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 minvecolem6 φ x Y A D x 2 S 2 + 0 y Y N A M x N A M y
27 26 adantrr φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 y Y N A M x N A M y
28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 minvecolem6 φ w Y A D w 2 S 2 + 0 y Y N A M w N A M y
29 28 adantrl φ x Y w Y A D w 2 S 2 + 0 y Y N A M w N A M y
30 27 29 anbi12d φ x Y w Y A D x 2 S 2 + 0 A D w 2 S 2 + 0 y Y N A M x N A M y y Y N A M w N A M y
31 4cn 4
32 31 mul01i 4 0 = 0
33 32 breq2i x D w 2 4 0 x D w 2 0
34 phnv U CPreHil OLD U NrmCVec
35 5 34 syl φ U NrmCVec
36 35 adantr φ x Y w Y U NrmCVec
37 1 8 imsmet U NrmCVec D Met X
38 36 37 syl φ x Y w Y D Met X
39 inss1 SubSp U CBan SubSp U
40 39 6 sseldi φ W SubSp U
41 eqid SubSp U = SubSp U
42 1 4 41 sspba U NrmCVec W SubSp U Y X
43 35 40 42 syl2anc φ Y X
44 43 adantr φ x Y w Y Y X
45 simprl φ x Y w Y x Y
46 44 45 sseldd φ x Y w Y x X
47 simprr φ x Y w Y w Y
48 44 47 sseldd φ x Y w Y w X
49 metcl D Met X x X w X x D w
50 38 46 48 49 syl3anc φ x Y w Y x D w
51 50 sqge0d φ x Y w Y 0 x D w 2
52 51 biantrud φ x Y w Y x D w 2 0 x D w 2 0 0 x D w 2
53 50 resqcld φ x Y w Y x D w 2
54 letri3 x D w 2 0 x D w 2 = 0 x D w 2 0 0 x D w 2
55 53 16 54 sylancl φ x Y w Y x D w 2 = 0 x D w 2 0 0 x D w 2
56 50 recnd φ x Y w Y x D w
57 sqeq0 x D w x D w 2 = 0 x D w = 0
58 56 57 syl φ x Y w Y x D w 2 = 0 x D w = 0
59 meteq0 D Met X x X w X x D w = 0 x = w
60 38 46 48 59 syl3anc φ x Y w Y x D w = 0 x = w
61 58 60 bitrd φ x Y w Y x D w 2 = 0 x = w
62 52 55 61 3bitr2d φ x Y w Y x D w 2 0 x = w
63 33 62 syl5bb φ x Y w Y x D w 2 4 0 x = w
64 25 30 63 3imtr3d φ x Y w Y y Y N A M x N A M y y Y N A M w N A M y x = w
65 64 ralrimivva φ x Y w Y y Y N A M x N A M y y Y N A M w N A M y x = w
66 oveq2 x = w A M x = A M w
67 66 fveq2d x = w N A M x = N A M w
68 67 breq1d x = w N A M x N A M y N A M w N A M y
69 68 ralbidv x = w y Y N A M x N A M y y Y N A M w N A M y
70 69 reu4 ∃! x Y y Y N A M x N A M y x Y y Y N A M x N A M y x Y w Y y Y N A M x N A M y y Y N A M w N A M y x = w
71 12 65 70 sylanbrc φ ∃! x Y y Y N A M x N A M y