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Theorem pjthlem2

Description: Lemma for pjth . (Contributed by NM, 10-Oct-1999) (Revised by Mario Carneiro, 15-May-2014)

Ref Expression
Hypotheses pjthlem.v V = Base W
pjthlem.n N = norm W
pjthlem.p + ˙ = + W
pjthlem.m - ˙ = - W
pjthlem.h , ˙ = 𝑖 W
pjthlem.l L = LSubSp W
pjthlem.1 φ W ℂHil
pjthlem.2 φ U L
pjthlem.4 φ A V
pjthlem.j J = TopOpen W
pjthlem.s ˙ = LSSum W
pjthlem.o O = ocv W
pjthlem.3 φ U Clsd J
Assertion pjthlem2 φ A U ˙ O U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pjthlem.v V = Base W
2 pjthlem.n N = norm W
3 pjthlem.p + ˙ = + W
4 pjthlem.m - ˙ = - W
5 pjthlem.h , ˙ = 𝑖 W
6 pjthlem.l L = LSubSp W
7 pjthlem.1 φ W ℂHil
8 pjthlem.2 φ U L
9 pjthlem.4 φ A V
10 pjthlem.j J = TopOpen W
11 pjthlem.s ˙ = LSSum W
12 pjthlem.o O = ocv W
13 pjthlem.3 φ U Clsd J
14 hlcph W ℂHil W CPreHil
15 7 14 syl φ W CPreHil
16 8 6 eleqtrdi φ U LSubSp W
17 hlcms W ℂHil W CMetSp
18 7 17 syl φ W CMetSp
19 1 6 lssss U L U V
20 8 19 syl φ U V
21 eqid W 𝑠 U = W 𝑠 U
22 21 1 10 cmsss W CMetSp U V W 𝑠 U CMetSp U Clsd J
23 18 20 22 syl2anc φ W 𝑠 U CMetSp U Clsd J
24 13 23 mpbird φ W 𝑠 U CMetSp
25 1 4 2 15 16 24 9 minvec φ ∃! x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y
26 reurex ∃! x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y
27 25 26 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y
28 15 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y W CPreHil
29 cphlmod W CPreHil W LMod
30 28 29 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y W LMod
31 lmodabl W LMod W Abel
32 30 31 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y W Abel
33 8 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y U L
34 33 19 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y U V
35 simprl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y x U
36 34 35 sseldd φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y x V
37 9 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y A V
38 1 3 4 ablpncan3 W Abel x V A V x + ˙ A - ˙ x = A
39 32 36 37 38 syl12anc φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y x + ˙ A - ˙ x = A
40 6 lsssssubg W LMod L SubGrp W
41 30 40 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y L SubGrp W
42 41 33 sseldd φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y U SubGrp W
43 cphphl W CPreHil W PreHil
44 28 43 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y W PreHil
45 1 12 6 ocvlss W PreHil U V O U L
46 44 34 45 syl2anc φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y O U L
47 41 46 sseldd φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y O U SubGrp W
48 1 4 lmodvsubcl W LMod A V x V A - ˙ x V
49 30 37 36 48 syl3anc φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y A - ˙ x V
50 7 ad2antrr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U W ℂHil
51 33 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U U L
52 49 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U A - ˙ x V
53 simpr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U z U
54 oveq2 y = w + ˙ x A - ˙ y = A - ˙ w + ˙ x
55 54 fveq2d y = w + ˙ x N A - ˙ y = N A - ˙ w + ˙ x
56 55 breq2d y = w + ˙ x N A - ˙ x N A - ˙ y N A - ˙ x N A - ˙ w + ˙ x
57 simplrr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U y U N A - ˙ x N A - ˙ y
58 30 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U W LMod
59 33 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U U L
60 simpr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U w U
61 35 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U x U
62 3 6 lssvacl W LMod U L w U x U w + ˙ x U
63 58 59 60 61 62 syl22anc φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U w + ˙ x U
64 56 57 63 rspcdva φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U N A - ˙ x N A - ˙ w + ˙ x
65 lmodgrp W LMod W Grp
66 30 65 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y W Grp
67 66 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U W Grp
68 37 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U A V
69 36 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U x V
70 34 sselda φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U w V
71 1 3 4 grpsubsub4 W Grp A V x V w V A - ˙ x - ˙ w = A - ˙ w + ˙ x
72 67 68 69 70 71 syl13anc φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U A - ˙ x - ˙ w = A - ˙ w + ˙ x
73 72 fveq2d φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U N A - ˙ x - ˙ w = N A - ˙ w + ˙ x
74 64 73 breqtrrd φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U N A - ˙ x N A - ˙ x - ˙ w
75 74 ralrimiva φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y w U N A - ˙ x N A - ˙ x - ˙ w
76 75 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U w U N A - ˙ x N A - ˙ x - ˙ w
77 eqid A - ˙ x , ˙ z z , ˙ z + 1 = A - ˙ x , ˙ z z , ˙ z + 1
78 1 2 3 4 5 6 50 51 52 53 76 77 pjthlem1 φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U A - ˙ x , ˙ z = 0
79 28 adantr φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U W CPreHil
80 cphclm W CPreHil W CMod
81 79 80 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U W CMod
82 eqid Scalar W = Scalar W
83 82 clm0 W CMod 0 = 0 Scalar W
84 81 83 syl φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U 0 = 0 Scalar W
85 78 84 eqtrd φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U A - ˙ x , ˙ z = 0 Scalar W
86 85 ralrimiva φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y z U A - ˙ x , ˙ z = 0 Scalar W
87 eqid 0 Scalar W = 0 Scalar W
88 1 5 82 87 12 elocv A - ˙ x O U U V A - ˙ x V z U A - ˙ x , ˙ z = 0 Scalar W
89 34 49 86 88 syl3anbrc φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y A - ˙ x O U
90 3 11 lsmelvali U SubGrp W O U SubGrp W x U A - ˙ x O U x + ˙ A - ˙ x U ˙ O U
91 42 47 35 89 90 syl22anc φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y x + ˙ A - ˙ x U ˙ O U
92 39 91 eqeltrrd φ x U y U N A - ˙ x N A - ˙ y A U ˙ O U
93 27 92 rexlimddv φ A U ˙ O U