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Theorem norm1

Description: From any nonzero Hilbert space vector, construct a vector whose norm is 1. (Contributed by NM, 7-Feb-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion norm1 ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( norm ‘ ( ( 1 / ( norm𝐴 ) ) · 𝐴 ) ) = 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 normcl ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm𝐴 ) ∈ ℝ )
2 1 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( norm𝐴 ) ∈ ℝ )
3 normne0 ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( norm𝐴 ) ≠ 0 ↔ 𝐴 ≠ 0 ) )
4 3 biimpar ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( norm𝐴 ) ≠ 0 )
5 2 4 rereccld ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( 1 / ( norm𝐴 ) ) ∈ ℝ )
6 5 recnd ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( 1 / ( norm𝐴 ) ) ∈ ℂ )
7 simpl ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → 𝐴 ∈ ℋ )
8 norm-iii ( ( ( 1 / ( norm𝐴 ) ) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ) → ( norm ‘ ( ( 1 / ( norm𝐴 ) ) · 𝐴 ) ) = ( ( abs ‘ ( 1 / ( norm𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) )
9 6 7 8 syl2anc ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( norm ‘ ( ( 1 / ( norm𝐴 ) ) · 𝐴 ) ) = ( ( abs ‘ ( 1 / ( norm𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) )
10 normgt0 ( 𝐴 ∈ ℋ → ( 𝐴 ≠ 0 ↔ 0 < ( norm𝐴 ) ) )
11 10 biimpa ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → 0 < ( norm𝐴 ) )
12 1re 1 ∈ ℝ
13 0le1 0 ≤ 1
14 divge0 ( ( ( 1 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 1 ) ∧ ( ( norm𝐴 ) ∈ ℝ ∧ 0 < ( norm𝐴 ) ) ) → 0 ≤ ( 1 / ( norm𝐴 ) ) )
15 12 13 14 mpanl12 ( ( ( norm𝐴 ) ∈ ℝ ∧ 0 < ( norm𝐴 ) ) → 0 ≤ ( 1 / ( norm𝐴 ) ) )
16 2 11 15 syl2anc ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → 0 ≤ ( 1 / ( norm𝐴 ) ) )
17 5 16 absidd ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( abs ‘ ( 1 / ( norm𝐴 ) ) ) = ( 1 / ( norm𝐴 ) ) )
18 17 oveq1d ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( ( abs ‘ ( 1 / ( norm𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) = ( ( 1 / ( norm𝐴 ) ) · ( norm𝐴 ) ) )
19 1 recnd ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm𝐴 ) ∈ ℂ )
20 19 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( norm𝐴 ) ∈ ℂ )
21 20 4 recid2d ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( ( 1 / ( norm𝐴 ) ) · ( norm𝐴 ) ) = 1 )
22 9 18 21 3eqtrd ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0 ) → ( norm ‘ ( ( 1 / ( norm𝐴 ) ) · 𝐴 ) ) = 1 )