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Theorem rrndstprj1

Description: The distance between two points in Euclidean space is greater than the distance between the projections onto one coordinate. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009) (Revised by Mario Carneiro, 13-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses rrnval.1 ⊢ X = ℝ I
rrndstprj1.1 ⊢ M = abs ∘ − ↾ ℝ 2
Assertion rrndstprj1 ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A M G ⁡ A ≤ F ℝ n ⁡ I G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rrnval.1 ⊢ X = ℝ I
2 rrndstprj1.1 ⊢ M = abs ∘ − ↾ ℝ 2
3 simpll ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → I ∈ Fin
4 simprl ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ∈ X
5 4 1 eleqtrdi ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ∈ ℝ I
6 elmapi ⊢ F ∈ ℝ I → F : I ⟶ ℝ
7 5 6 syl ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F : I ⟶ ℝ
8 7 ffvelcdmda ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X ∧ k ∈ I → F ⁡ k ∈ ℝ
9 simprr ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → G ∈ X
10 9 1 eleqtrdi ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → G ∈ ℝ I
11 elmapi ⊢ G ∈ ℝ I → G : I ⟶ ℝ
12 10 11 syl ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → G : I ⟶ ℝ
13 12 ffvelcdmda ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X ∧ k ∈ I → G ⁡ k ∈ ℝ
14 8 13 resubcld ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X ∧ k ∈ I → F ⁡ k − G ⁡ k ∈ ℝ
15 14 resqcld ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X ∧ k ∈ I → F ⁡ k − G ⁡ k 2 ∈ ℝ
16 14 sqge0d ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X ∧ k ∈ I → 0 ≤ F ⁡ k − G ⁡ k 2
17 fveq2 ⊢ k = A → F ⁡ k = F ⁡ A
18 fveq2 ⊢ k = A → G ⁡ k = G ⁡ A
19 17 18 oveq12d ⊢ k = A → F ⁡ k − G ⁡ k = F ⁡ A − G ⁡ A
20 19 oveq1d ⊢ k = A → F ⁡ k − G ⁡ k 2 = F ⁡ A − G ⁡ A 2
21 simplr ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → A ∈ I
22 3 15 16 20 21 fsumge1 ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A − G ⁡ A 2 ≤ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
23 7 21 ffvelcdmd ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A ∈ ℝ
24 12 21 ffvelcdmd ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → G ⁡ A ∈ ℝ
25 23 24 resubcld ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A − G ⁡ A ∈ ℝ
26 absresq ⊢ F ⁡ A − G ⁡ A ∈ ℝ → F ⁡ A − G ⁡ A 2 = F ⁡ A − G ⁡ A 2
27 25 26 syl ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A − G ⁡ A 2 = F ⁡ A − G ⁡ A 2
28 3 15 fsumrecl ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 ∈ ℝ
29 3 15 16 fsumge0 ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → 0 ≤ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
30 resqrtth ⊢ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 → ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 2 = ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
31 28 29 30 syl2anc ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 2 = ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
32 22 27 31 3brtr4d ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A − G ⁡ A 2 ≤ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 2
33 25 recnd ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A − G ⁡ A ∈ ℂ
34 33 abscld ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A − G ⁡ A ∈ ℝ
35 28 29 resqrtcld ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 ∈ ℝ
36 33 absge0d ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → 0 ≤ F ⁡ A − G ⁡ A
37 28 29 sqrtge0d ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → 0 ≤ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
38 34 35 36 37 le2sqd ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A − G ⁡ A ≤ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 ↔ F ⁡ A − G ⁡ A 2 ≤ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2 2
39 32 38 mpbird ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A − G ⁡ A ≤ ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
40 2 remetdval ⊢ F ⁡ A ∈ ℝ ∧ G ⁡ A ∈ ℝ → F ⁡ A M G ⁡ A = F ⁡ A − G ⁡ A
41 23 24 40 syl2anc ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A M G ⁡ A = F ⁡ A − G ⁡ A
42 1 rrnmval ⊢ I ∈ Fin ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ℝ n ⁡ I G = ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
43 42 3expb ⊢ I ∈ Fin ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ℝ n ⁡ I G = ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
44 43 adantlr ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ℝ n ⁡ I G = ∑ k ∈ I F ⁡ k − G ⁡ k 2
45 39 41 44 3brtr4d ⊢ I ∈ Fin ∧ A ∈ I ∧ F ∈ X ∧ G ∈ X → F ⁡ A M G ⁡ A ≤ F ℝ n ⁡ I G