Metamath Proof Explorer


Theorem riesz2

Description: Part 2 of the Riesz representation theorem for bounded linear functionals. The value of a bounded linear functional corresponds to a unique inner product. Part of Theorem 17.3 of Halmos p. 31. For part 1, see riesz1 . (Contributed by NM, 25-Apr-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion riesz2 ( ( ๐‘‡ โˆˆ LinFn โˆง ( normfn โ€˜ ๐‘‡ ) โˆˆ โ„ ) โ†’ โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐‘ฅ ยทih ๐‘ฆ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elin โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ ( LinFn โˆฉ ContFn ) โ†” ( ๐‘‡ โˆˆ LinFn โˆง ๐‘‡ โˆˆ ContFn ) )
2 lnfncnbd โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ LinFn โ†’ ( ๐‘‡ โˆˆ ContFn โ†” ( normfn โ€˜ ๐‘‡ ) โˆˆ โ„ ) )
3 2 pm5.32i โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ LinFn โˆง ๐‘‡ โˆˆ ContFn ) โ†” ( ๐‘‡ โˆˆ LinFn โˆง ( normfn โ€˜ ๐‘‡ ) โˆˆ โ„ ) )
4 1 3 bitri โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ ( LinFn โˆฉ ContFn ) โ†” ( ๐‘‡ โˆˆ LinFn โˆง ( normfn โ€˜ ๐‘‡ ) โˆˆ โ„ ) )
5 riesz4 โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ ( LinFn โˆฉ ContFn ) โ†’ โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐‘ฅ ยทih ๐‘ฆ ) )
6 4 5 sylbir โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ LinFn โˆง ( normfn โ€˜ ๐‘‡ ) โˆˆ โ„ ) โ†’ โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐‘ฅ ยทih ๐‘ฆ ) )