Metamath Proof Explorer


Theorem pjnormssi

Description: Theorem 4.5(i)<->(vi) of Beran p. 112. (Contributed by NM, 26-Sep-2001) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses pjco.1 ⊢ G ∈ C ℋ
pjco.2 ⊢ H ∈ C ℋ
Assertion pjnormssi ⊢ G ⊆ H ↔ ∀ x ∈ ℋ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pjco.1 ⊢ G ∈ C ℋ
2 pjco.2 ⊢ H ∈ C ℋ
3 2 1 pjssmi ⊢ x ∈ ℋ → G ⊆ H → proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x
4 2 1 pjssge0i ⊢ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x → 0 ≤ proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x
5 3 4 syld ⊢ x ∈ ℋ → G ⊆ H → 0 ≤ proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x
6 2 1 pjdifnormi ⊢ x ∈ ℋ → 0 ≤ proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x ↔ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x
7 5 6 sylibd ⊢ x ∈ ℋ → G ⊆ H → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x
8 7 com12 ⊢ G ⊆ H → x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x
9 8 ralrimiv ⊢ G ⊆ H → ∀ x ∈ ℋ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x
10 2 choccli ⊢ ⊥ ⁡ H ∈ C ℋ
11 10 cheli ⊢ x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ℋ
12 breq2 ⊢ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x ↔ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ 0
13 12 biimpac ⊢ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x ∧ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ 0
14 1 pjhcli ⊢ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ G ⁡ x ∈ ℋ
15 normge0 ⊢ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ∈ ℋ → 0 ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x
16 14 15 syl ⊢ x ∈ ℋ → 0 ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x
17 normcl ⊢ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ∈ ℝ
18 14 17 syl ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ∈ ℝ
19 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
20 letri3 ⊢ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ↔ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ 0 ∧ 0 ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x
21 20 biimprd ⊢ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ 0 ∧ 0 ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0
22 18 19 21 sylancl ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ 0 ∧ 0 ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0
23 16 22 sylan2i ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ 0 ∧ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0
24 23 anabsi6 ⊢ x ∈ ℋ ∧ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ 0 → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0
25 13 24 sylan2 ⊢ x ∈ ℋ ∧ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x ∧ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0
26 25 expr ⊢ x ∈ ℋ ∧ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0
27 2 pjhcli ⊢ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ H ⁡ x ∈ ℋ
28 norm-i ⊢ proj ℎ ⁡ H ⁡ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 ↔ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 ℎ
29 27 28 syl ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 ↔ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 ℎ
30 pjoc2 ⊢ H ∈ C ℋ ∧ x ∈ ℋ → x ∈ ⊥ ⁡ H ↔ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 ℎ
31 2 30 mpan ⊢ x ∈ ℋ → x ∈ ⊥ ⁡ H ↔ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 ℎ
32 29 31 bitr4d ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 ↔ x ∈ ⊥ ⁡ H
33 32 adantr ⊢ x ∈ ℋ ∧ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x = 0 ↔ x ∈ ⊥ ⁡ H
34 norm-i ⊢ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ↔ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ℎ
35 14 34 syl ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ↔ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ℎ
36 pjoc2 ⊢ G ∈ C ℋ ∧ x ∈ ℋ → x ∈ ⊥ ⁡ G ↔ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ℎ
37 1 36 mpan ⊢ x ∈ ℋ → x ∈ ⊥ ⁡ G ↔ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ℎ
38 35 37 bitr4d ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ↔ x ∈ ⊥ ⁡ G
39 38 adantr ⊢ x ∈ ℋ ∧ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = 0 ↔ x ∈ ⊥ ⁡ G
40 26 33 39 3imtr3d ⊢ x ∈ ℋ ∧ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ⊥ ⁡ G
41 40 ex ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ⊥ ⁡ G
42 41 a2i ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → x ∈ ℋ → x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ⊥ ⁡ G
43 11 42 syl5 ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ⊥ ⁡ G
44 43 pm2.43d ⊢ x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ⊥ ⁡ G
45 44 alimi ⊢ ∀ x x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → ∀ x x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ⊥ ⁡ G
46 df-ral ⊢ ∀ x ∈ ℋ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x ↔ ∀ x x ∈ ℋ → norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x
47 df-ss ⊢ ⊥ ⁡ H ⊆ ⊥ ⁡ G ↔ ∀ x x ∈ ⊥ ⁡ H → x ∈ ⊥ ⁡ G
48 45 46 47 3imtr4i ⊢ ∀ x ∈ ℋ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → ⊥ ⁡ H ⊆ ⊥ ⁡ G
49 1 2 chsscon3i ⊢ G ⊆ H ↔ ⊥ ⁡ H ⊆ ⊥ ⁡ G
50 48 49 sylibr ⊢ ∀ x ∈ ℋ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x → G ⊆ H
51 9 50 impbii ⊢ G ⊆ H ↔ ∀ x ∈ ℋ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ G ⁡ x ≤ norm ℎ ⁡ proj ℎ ⁡ H ⁡ x