Metamath Proof Explorer


Theorem normcan

Description: Cancellation-type law that "extracts" a vector A from its inner product with a proportional vector B . (Contributed by NM, 18-Mar-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion normcan ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž โˆง ๐ด โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ๐ด )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elspansn โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ต } ) โ†” โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) )
2 1 adantr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ต } ) โ†” โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) )
3 oveq1 โŠข ( ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ๐ด ยทih ๐ต ) = ( ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ยทih ๐ต ) )
4 simpr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ )
5 simpl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‹ )
6 ax-his3 โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ยทih ๐ต ) = ( ๐‘ฅ ยท ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) )
7 4 5 5 6 syl3anc โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ยทih ๐ต ) = ( ๐‘ฅ ยท ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) )
8 3 7 sylan9eqr โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ๐ด ยทih ๐ต ) = ( ๐‘ฅ ยท ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) )
9 normsq โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) = ( ๐ต ยทih ๐ต ) )
10 9 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) = ( ๐ต ยทih ๐ต ) )
11 8 10 oveq12d โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) / ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) )
12 11 adantllr โŠข ( ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) / ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) )
13 simpr โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ )
14 hicl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ๐ต ยทih ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
15 14 anidms โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ๐ต ยทih ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
16 15 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ต ยทih ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
17 his6 โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ( ๐ต ยทih ๐ต ) = 0 โ†” ๐ต = 0โ„Ž ) )
18 17 necon3bid โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ( ๐ต ยทih ๐ต ) โ‰  0 โ†” ๐ต โ‰  0โ„Ž ) )
19 18 biimpar โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( ๐ต ยทih ๐ต ) โ‰  0 )
20 19 adantr โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ต ยทih ๐ต ) โ‰  0 )
21 13 16 20 divcan4d โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) / ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) = ๐‘ฅ )
22 21 adantr โŠข ( ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) / ( ๐ต ยทih ๐ต ) ) = ๐‘ฅ )
23 12 22 eqtrd โŠข ( ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) = ๐‘ฅ )
24 23 oveq1d โŠข ( ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) )
25 simpr โŠข ( ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) )
26 24 25 eqtr4d โŠข ( ( ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ๐ด )
27 26 rexlimdva2 โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ๐ด = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ๐ด ) )
28 2 27 sylbid โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ต } ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ๐ด ) )
29 28 3impia โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โ‰  0โ„Ž โˆง ๐ด โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทih ๐ต ) / ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ต ) โ†‘ 2 ) ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ๐ด )