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Theorem cdj3i

Description: Two ways to express " A and B are completely disjoint subspaces." (1) <=> (3) in Lemma 5 of Holland p. 1520. (Contributed by NM, 1-Jun-2005) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses cdj3.1 𝐴S
cdj3.2 𝐵S
cdj3.3 𝑆 = ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ↦ ( 𝑧𝐴𝑤𝐵 𝑥 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) )
cdj3.4 𝑇 = ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ↦ ( 𝑤𝐵𝑧𝐴 𝑥 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) )
cdj3.5 ( 𝜑 ↔ ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) )
cdj3.6 ( 𝜓 ↔ ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) )
Assertion cdj3i ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ↔ ( ( 𝐴𝐵 ) = 0𝜑𝜓 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cdj3.1 𝐴S
2 cdj3.2 𝐵S
3 cdj3.3 𝑆 = ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ↦ ( 𝑧𝐴𝑤𝐵 𝑥 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) )
4 cdj3.4 𝑇 = ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ↦ ( 𝑤𝐵𝑧𝐴 𝑥 = ( 𝑧 + 𝑤 ) ) )
5 cdj3.5 ( 𝜑 ↔ ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) )
6 cdj3.6 ( 𝜓 ↔ ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) )
7 1 2 cdj3lem1 ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) → ( 𝐴𝐵 ) = 0 )
8 1 2 3 cdj3lem2b ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) )
9 8 5 sylibr ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) → 𝜑 )
10 1 2 4 cdj3lem3b ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) )
11 10 6 sylibr ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) → 𝜓 )
12 7 9 11 3jca ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) → ( ( 𝐴𝐵 ) = 0𝜑𝜓 ) )
13 breq2 ( 𝑣 = 𝑓 → ( 0 < 𝑣 ↔ 0 < 𝑓 ) )
14 oveq1 ( 𝑣 = 𝑓 → ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) = ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) )
15 14 breq2d ( 𝑣 = 𝑓 → ( ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ↔ ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) )
16 15 ralbidv ( 𝑣 = 𝑓 → ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ↔ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) )
17 13 16 anbi12d ( 𝑣 = 𝑓 → ( ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) ↔ ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) ) )
18 17 cbvrexvw ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) ↔ ∃ 𝑓 ∈ ℝ ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) )
19 5 18 bitri ( 𝜑 ↔ ∃ 𝑓 ∈ ℝ ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) )
20 breq2 ( 𝑣 = 𝑔 → ( 0 < 𝑣 ↔ 0 < 𝑔 ) )
21 oveq1 ( 𝑣 = 𝑔 → ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) = ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) )
22 21 breq2d ( 𝑣 = 𝑔 → ( ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ↔ ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) )
23 22 ralbidv ( 𝑣 = 𝑔 → ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ↔ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) )
24 20 23 anbi12d ( 𝑣 = 𝑔 → ( ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) ↔ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) )
25 24 cbvrexvw ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm𝑢 ) ) ) ↔ ∃ 𝑔 ∈ ℝ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) )
26 6 25 bitri ( 𝜓 ↔ ∃ 𝑔 ∈ ℝ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) )
27 19 26 anbi12i ( ( 𝜑𝜓 ) ↔ ( ∃ 𝑓 ∈ ℝ ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) ∧ ∃ 𝑔 ∈ ℝ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) )
28 reeanv ( ∃ 𝑓 ∈ ℝ ∃ 𝑔 ∈ ℝ ( ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) ∧ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) ↔ ( ∃ 𝑓 ∈ ℝ ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) ∧ ∃ 𝑔 ∈ ℝ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) )
29 27 28 bitr4i ( ( 𝜑𝜓 ) ↔ ∃ 𝑓 ∈ ℝ ∃ 𝑔 ∈ ℝ ( ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) ∧ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) )
30 an4 ( ( ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) ∧ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) ↔ ( ( 0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔 ) ∧ ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) )
31 addgt0 ( ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ∧ ( 0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔 ) ) → 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) )
32 31 ex ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) → ( ( 0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔 ) → 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) ) )
33 32 adantl ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) → ( ( 0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔 ) → 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) ) )
34 1 2 shsvai ( ( 𝑡𝐴𝐵 ) → ( 𝑡 + ) ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) )
35 2fveq3 ( 𝑢 = ( 𝑡 + ) → ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) = ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) )
36 fveq2 ( 𝑢 = ( 𝑡 + ) → ( norm𝑢 ) = ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) )
37 36 oveq2d ( 𝑢 = ( 𝑡 + ) → ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) = ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) )
38 35 37 breq12d ( 𝑢 = ( 𝑡 + ) → ( ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ↔ ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
39 38 rspcv ( ( 𝑡 + ) ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) → ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) → ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
40 2fveq3 ( 𝑢 = ( 𝑡 + ) → ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) = ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) )
41 36 oveq2d ( 𝑢 = ( 𝑡 + ) → ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) = ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) )
42 40 41 breq12d ( 𝑢 = ( 𝑡 + ) → ( ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ↔ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
43 42 rspcv ( ( 𝑡 + ) ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) → ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) → ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
44 39 43 anim12d ( ( 𝑡 + ) ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) → ( ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) → ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
45 34 44 syl ( ( 𝑡𝐴𝐵 ) → ( ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) → ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
46 45 adantl ( ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) → ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
47 1 sheli ( 𝑡𝐴𝑡 ∈ ℋ )
48 normcl ( 𝑡 ∈ ℋ → ( norm𝑡 ) ∈ ℝ )
49 47 48 syl ( 𝑡𝐴 → ( norm𝑡 ) ∈ ℝ )
50 2 sheli ( 𝐵 ∈ ℋ )
51 normcl ( ∈ ℋ → ( norm ) ∈ ℝ )
52 50 51 syl ( 𝐵 → ( norm ) ∈ ℝ )
53 49 52 anim12i ( ( 𝑡𝐴𝐵 ) → ( ( norm𝑡 ) ∈ ℝ ∧ ( norm ) ∈ ℝ ) )
54 53 adantl ( ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( norm𝑡 ) ∈ ℝ ∧ ( norm ) ∈ ℝ ) )
55 hvaddcl ( ( 𝑡 ∈ ℋ ∧ ∈ ℋ ) → ( 𝑡 + ) ∈ ℋ )
56 47 50 55 syl2an ( ( 𝑡𝐴𝐵 ) → ( 𝑡 + ) ∈ ℋ )
57 normcl ( ( 𝑡 + ) ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ∈ ℝ )
58 56 57 syl ( ( 𝑡𝐴𝐵 ) → ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ∈ ℝ )
59 remulcl ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ∈ ℝ ) → ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∈ ℝ )
60 58 59 sylan2 ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∈ ℝ )
61 60 adantlr ( ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∈ ℝ )
62 remulcl ( ( 𝑔 ∈ ℝ ∧ ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ∈ ℝ ) → ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∈ ℝ )
63 58 62 sylan2 ( ( 𝑔 ∈ ℝ ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∈ ℝ )
64 63 adantll ( ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∈ ℝ )
65 le2add ( ( ( ( norm𝑡 ) ∈ ℝ ∧ ( norm ) ∈ ℝ ) ∧ ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∈ ℝ ) ) → ( ( ( norm𝑡 ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) → ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) + ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
66 54 61 64 65 syl12anc ( ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ( norm𝑡 ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) → ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) + ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
67 66 adantll ( ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ( norm𝑡 ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) → ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) + ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
68 1 2 3 cdj3lem2 ( ( 𝑡𝐴𝐵 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = 0 ) → ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) = 𝑡 )
69 68 fveq2d ( ( 𝑡𝐴𝐵 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = 0 ) → ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) = ( norm𝑡 ) )
70 69 breq1d ( ( 𝑡𝐴𝐵 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = 0 ) → ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ↔ ( norm𝑡 ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
71 1 2 4 cdj3lem3 ( ( 𝑡𝐴𝐵 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = 0 ) → ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) = )
72 71 fveq2d ( ( 𝑡𝐴𝐵 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = 0 ) → ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) = ( norm ) )
73 72 breq1d ( ( 𝑡𝐴𝐵 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = 0 ) → ( ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ↔ ( norm ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
74 70 73 anbi12d ( ( 𝑡𝐴𝐵 ∧ ( 𝐴𝐵 ) = 0 ) → ( ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
75 74 3expa ( ( ( 𝑡𝐴𝐵 ) ∧ ( 𝐴𝐵 ) = 0 ) → ( ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
76 75 ancoms ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
77 76 adantlr ( ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
78 recn ( 𝑓 ∈ ℝ → 𝑓 ∈ ℂ )
79 recn ( 𝑔 ∈ ℝ → 𝑔 ∈ ℂ )
80 58 recnd ( ( 𝑡𝐴𝐵 ) → ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ∈ ℂ )
81 adddir ( ( 𝑓 ∈ ℂ ∧ 𝑔 ∈ ℂ ∧ ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ∈ ℂ ) → ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) = ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) + ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
82 78 79 80 81 syl3an ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) = ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) + ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
83 82 3expa ( ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) = ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) + ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
84 83 breq2d ( ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) + ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
85 84 adantll ( ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) + ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
86 67 77 85 3imtr4d ( ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ( norm ‘ ( 𝑆 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ∧ ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) → ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
87 46 86 syld ( ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) ∧ ( 𝑡𝐴𝐵 ) ) → ( ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) → ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
88 87 ralrimdvva ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) → ( ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) → ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
89 readdcl ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) → ( 𝑓 + 𝑔 ) ∈ ℝ )
90 breq2 ( 𝑣 = ( 𝑓 + 𝑔 ) → ( 0 < 𝑣 ↔ 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) ) )
91 fveq2 ( 𝑥 = 𝑡 → ( norm𝑥 ) = ( norm𝑡 ) )
92 91 oveq1d ( 𝑥 = 𝑡 → ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) = ( ( norm𝑡 ) + ( norm𝑦 ) ) )
93 fvoveq1 ( 𝑥 = 𝑡 → ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) = ( norm ‘ ( 𝑡 + 𝑦 ) ) )
94 93 oveq2d ( 𝑥 = 𝑡 → ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) = ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + 𝑦 ) ) ) )
95 92 94 breq12d ( 𝑥 = 𝑡 → ( ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + 𝑦 ) ) ) ) )
96 fveq2 ( 𝑦 = → ( norm𝑦 ) = ( norm ) )
97 96 oveq2d ( 𝑦 = → ( ( norm𝑡 ) + ( norm𝑦 ) ) = ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) )
98 oveq2 ( 𝑦 = → ( 𝑡 + 𝑦 ) = ( 𝑡 + ) )
99 98 fveq2d ( 𝑦 = → ( norm ‘ ( 𝑡 + 𝑦 ) ) = ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) )
100 99 oveq2d ( 𝑦 = → ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + 𝑦 ) ) ) = ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) )
101 97 100 breq12d ( 𝑦 = → ( ( ( norm𝑡 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + 𝑦 ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
102 95 101 cbvral2vw ( ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ↔ ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) )
103 oveq1 ( 𝑣 = ( 𝑓 + 𝑔 ) → ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) = ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) )
104 103 breq2d ( 𝑣 = ( 𝑓 + 𝑔 ) → ( ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ↔ ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
105 104 2ralbidv ( 𝑣 = ( 𝑓 + 𝑔 ) → ( ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ↔ ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
106 102 105 syl5bb ( 𝑣 = ( 𝑓 + 𝑔 ) → ( ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ↔ ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) )
107 90 106 anbi12d ( 𝑣 = ( 𝑓 + 𝑔 ) → ( ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ↔ ( 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) ∧ ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) )
108 107 rspcev ( ( ( 𝑓 + 𝑔 ) ∈ ℝ ∧ ( 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) ∧ ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) )
109 108 ex ( ( 𝑓 + 𝑔 ) ∈ ℝ → ( ( 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) ∧ ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ) )
110 89 109 syl ( ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) → ( ( 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) ∧ ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ) )
111 110 adantl ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) → ( ( 0 < ( 𝑓 + 𝑔 ) ∧ ∀ 𝑡𝐴𝐵 ( ( norm𝑡 ) + ( norm ) ) ≤ ( ( 𝑓 + 𝑔 ) · ( norm ‘ ( 𝑡 + ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ) )
112 33 88 111 syl2and ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) → ( ( ( 0 < 𝑓 ∧ 0 < 𝑔 ) ∧ ( ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ) )
113 30 112 syl5bi ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 ∧ ( 𝑓 ∈ ℝ ∧ 𝑔 ∈ ℝ ) ) → ( ( ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) ∧ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ) )
114 113 rexlimdvva ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 → ( ∃ 𝑓 ∈ ℝ ∃ 𝑔 ∈ ℝ ( ( 0 < 𝑓 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑆𝑢 ) ) ≤ ( 𝑓 · ( norm𝑢 ) ) ) ∧ ( 0 < 𝑔 ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝐴 + 𝐵 ) ( norm ‘ ( 𝑇𝑢 ) ) ≤ ( 𝑔 · ( norm𝑢 ) ) ) ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ) )
115 29 114 syl5bi ( ( 𝐴𝐵 ) = 0 → ( ( 𝜑𝜓 ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ) )
116 115 3impib ( ( ( 𝐴𝐵 ) = 0𝜑𝜓 ) → ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) )
117 12 116 impbii ( ∃ 𝑣 ∈ ℝ ( 0 < 𝑣 ∧ ∀ 𝑥𝐴𝑦𝐵 ( ( norm𝑥 ) + ( norm𝑦 ) ) ≤ ( 𝑣 · ( norm ‘ ( 𝑥 + 𝑦 ) ) ) ) ↔ ( ( 𝐴𝐵 ) = 0𝜑𝜓 ) )