Metamath Proof Explorer


Theorem pjssdif2i

Description: The projection subspace of the difference between two projectors. Part 2 of Theorem 29.3 of Halmos p. 48 (shortened with pjssposi ). (Contributed by NM, 2-Jun-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses pjco.1 ⊢ G ∈ C ℋ
pjco.2 ⊢ H ∈ C ℋ
Assertion pjssdif2i ⊢ G ⊆ H ↔ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pjco.1 ⊢ G ∈ C ℋ
2 pjco.2 ⊢ H ∈ C ℋ
3 2 pjfi ⊢ proj ℎ ⁡ H : ℋ ⟶ ℋ
4 1 pjfi ⊢ proj ℎ ⁡ G : ℋ ⟶ ℋ
5 hodval ⊢ proj ℎ ⁡ H : ℋ ⟶ ℋ ∧ proj ℎ ⁡ G : ℋ ⟶ ℋ ∧ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x
6 3 4 5 mp3an12 ⊢ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x
7 6 adantl ⊢ G ⊆ H ∧ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x
8 2 1 pjssmi ⊢ x ∈ ℋ → G ⊆ H → proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x
9 8 impcom ⊢ G ⊆ H ∧ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ H ⁡ x - ℎ proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x
10 7 9 eqtrd ⊢ G ⊆ H ∧ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x
11 10 ralrimiva ⊢ G ⊆ H → ∀ x ∈ ℋ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x
12 3 4 hosubfni ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G Fn ℋ
13 1 choccli ⊢ ⊥ ⁡ G ∈ C ℋ
14 2 13 chincli ⊢ H ∩ ⊥ ⁡ G ∈ C ℋ
15 14 pjfni ⊢ proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G Fn ℋ
16 eqfnfv ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G Fn ℋ ∧ proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G Fn ℋ → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ↔ ∀ x ∈ ℋ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x
17 12 15 16 mp2an ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ↔ ∀ x ∈ ℋ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x
18 11 17 sylibr ⊢ G ⊆ H → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G
19 14 pjige0i ⊢ x ∈ ℋ → 0 ≤ proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x
20 19 adantl ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ∧ x ∈ ℋ → 0 ≤ proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x
21 fveq1 ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x
22 21 oveq1d ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x
23 22 adantr ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ∧ x ∈ ℋ → proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x
24 20 23 breqtrrd ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G ∧ x ∈ ℋ → 0 ≤ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x
25 24 ralrimiva ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G → ∀ x ∈ ℋ 0 ≤ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x
26 1 2 pjssposi ⊢ ∀ x ∈ ℋ 0 ≤ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G ⁡ x ⋅ ih x ↔ G ⊆ H
27 25 26 sylib ⊢ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G → G ⊆ H
28 18 27 impbii ⊢ G ⊆ H ↔ proj ℎ ⁡ H - op proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ H ∩ ⊥ ⁡ G