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Theorem blocnilem

Description: Lemma for blocni and lnocni . If a linear operator is continuous at any point, it is bounded. (Contributed by NM, 17-Dec-2007) (Revised by Mario Carneiro, 10-Jan-2014) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses blocni.8 C = IndMet U
blocni.d D = IndMet W
blocni.j J = MetOpen C
blocni.k K = MetOpen D
blocni.4 L = U LnOp W
blocni.5 B = U BLnOp W
blocni.u U NrmCVec
blocni.w W NrmCVec
blocni.l T L
blocnilem.1 X = BaseSet U
Assertion blocnilem P X T J CnP K P T B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 blocni.8 C = IndMet U
2 blocni.d D = IndMet W
3 blocni.j J = MetOpen C
4 blocni.k K = MetOpen D
5 blocni.4 L = U LnOp W
6 blocni.5 B = U BLnOp W
7 blocni.u U NrmCVec
8 blocni.w W NrmCVec
9 blocni.l T L
10 blocnilem.1 X = BaseSet U
11 10 1 imsxmet U NrmCVec C ∞Met X
12 7 11 ax-mp C ∞Met X
13 eqid BaseSet W = BaseSet W
14 13 2 imsxmet W NrmCVec D ∞Met BaseSet W
15 8 14 ax-mp D ∞Met BaseSet W
16 1rp 1 +
17 3 4 metcnpi3 C ∞Met X D ∞Met BaseSet W T J CnP K P 1 + y + x X x C P y T x D T P 1
18 16 17 mpanr2 C ∞Met X D ∞Met BaseSet W T J CnP K P y + x X x C P y T x D T P 1
19 12 15 18 mpanl12 T J CnP K P y + x X x C P y T x D T P 1
20 rpreccl y + 1 y +
21 20 rpred y + 1 y
22 21 ad2antlr P X y + x X x C P y T x D T P 1 1 y
23 eqid - v U = - v U
24 eqid norm CV U = norm CV U
25 10 23 24 1 imsdval U NrmCVec x X P X x C P = norm CV U x - v U P
26 7 25 mp3an1 x X P X x C P = norm CV U x - v U P
27 26 breq1d x X P X x C P y norm CV U x - v U P y
28 10 13 5 lnof U NrmCVec W NrmCVec T L T : X BaseSet W
29 7 8 9 28 mp3an T : X BaseSet W
30 29 ffvelrni x X T x BaseSet W
31 29 ffvelrni P X T P BaseSet W
32 eqid - v W = - v W
33 eqid norm CV W = norm CV W
34 13 32 33 2 imsdval W NrmCVec T x BaseSet W T P BaseSet W T x D T P = norm CV W T x - v W T P
35 8 34 mp3an1 T x BaseSet W T P BaseSet W T x D T P = norm CV W T x - v W T P
36 30 31 35 syl2an x X P X T x D T P = norm CV W T x - v W T P
37 7 8 9 3pm3.2i U NrmCVec W NrmCVec T L
38 10 23 32 5 lnosub U NrmCVec W NrmCVec T L x X P X T x - v U P = T x - v W T P
39 37 38 mpan x X P X T x - v U P = T x - v W T P
40 39 fveq2d x X P X norm CV W T x - v U P = norm CV W T x - v W T P
41 36 40 eqtr4d x X P X T x D T P = norm CV W T x - v U P
42 41 breq1d x X P X T x D T P 1 norm CV W T x - v U P 1
43 27 42 imbi12d x X P X x C P y T x D T P 1 norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1
44 43 ancoms P X x X x C P y T x D T P 1 norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1
45 44 adantlr P X y + x X x C P y T x D T P 1 norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1
46 45 ralbidva P X y + x X x C P y T x D T P 1 x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1
47 2fveq3 z = 0 vec U norm CV W T z = norm CV W T 0 vec U
48 fveq2 z = 0 vec U norm CV U z = norm CV U 0 vec U
49 48 oveq2d z = 0 vec U 1 y norm CV U z = 1 y norm CV U 0 vec U
50 47 49 breq12d z = 0 vec U norm CV W T z 1 y norm CV U z norm CV W T 0 vec U 1 y norm CV U 0 vec U
51 7 a1i P X y + z X z 0 vec U U NrmCVec
52 simpll P X y + z X z 0 vec U P X
53 simpr P X y + y +
54 10 24 nvcl U NrmCVec z X norm CV U z
55 7 54 mpan z X norm CV U z
56 55 adantr z X z 0 vec U norm CV U z
57 eqid 0 vec U = 0 vec U
58 10 57 24 nvgt0 U NrmCVec z X z 0 vec U 0 < norm CV U z
59 7 58 mpan z X z 0 vec U 0 < norm CV U z
60 59 biimpa z X z 0 vec U 0 < norm CV U z
61 56 60 elrpd z X z 0 vec U norm CV U z +
62 rpdivcl y + norm CV U z + y norm CV U z +
63 53 61 62 syl2an P X y + z X z 0 vec U y norm CV U z +
64 63 rpcnd P X y + z X z 0 vec U y norm CV U z
65 simprl P X y + z X z 0 vec U z X
66 eqid 𝑠OLD U = 𝑠OLD U
67 10 66 nvscl U NrmCVec y norm CV U z z X y norm CV U z 𝑠OLD U z X
68 51 64 65 67 syl3anc P X y + z X z 0 vec U y norm CV U z 𝑠OLD U z X
69 eqid + v U = + v U
70 10 69 23 nvpncan2 U NrmCVec P X y norm CV U z 𝑠OLD U z X P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P = y norm CV U z 𝑠OLD U z
71 51 52 68 70 syl3anc P X y + z X z 0 vec U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P = y norm CV U z 𝑠OLD U z
72 71 fveq2d P X y + z X z 0 vec U norm CV U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P = norm CV U y norm CV U z 𝑠OLD U z
73 63 rprege0d P X y + z X z 0 vec U y norm CV U z 0 y norm CV U z
74 10 66 24 nvsge0 U NrmCVec y norm CV U z 0 y norm CV U z z X norm CV U y norm CV U z 𝑠OLD U z = y norm CV U z norm CV U z
75 51 73 65 74 syl3anc P X y + z X z 0 vec U norm CV U y norm CV U z 𝑠OLD U z = y norm CV U z norm CV U z
76 rpcn y + y
77 76 ad2antlr P X y + z X z 0 vec U y
78 55 ad2antrl P X y + z X z 0 vec U norm CV U z
79 78 recnd P X y + z X z 0 vec U norm CV U z
80 10 57 24 nvz U NrmCVec z X norm CV U z = 0 z = 0 vec U
81 7 80 mpan z X norm CV U z = 0 z = 0 vec U
82 81 necon3bid z X norm CV U z 0 z 0 vec U
83 82 biimpar z X z 0 vec U norm CV U z 0
84 83 adantl P X y + z X z 0 vec U norm CV U z 0
85 77 79 84 divcan1d P X y + z X z 0 vec U y norm CV U z norm CV U z = y
86 72 75 85 3eqtrd P X y + z X z 0 vec U norm CV U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P = y
87 rpre y + y
88 87 leidd y + y y
89 88 ad2antlr P X y + z X z 0 vec U y y
90 86 89 eqbrtrd P X y + z X z 0 vec U norm CV U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P y
91 10 69 nvgcl U NrmCVec P X y norm CV U z 𝑠OLD U z X P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z X
92 51 52 68 91 syl3anc P X y + z X z 0 vec U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z X
93 fvoveq1 x = P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z norm CV U x - v U P = norm CV U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P
94 93 breq1d x = P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z norm CV U x - v U P y norm CV U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P y
95 fvoveq1 x = P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z T x - v U P = T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P
96 95 fveq2d x = P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z norm CV W T x - v U P = norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P
97 96 breq1d x = P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z norm CV W T x - v U P 1 norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P 1
98 94 97 imbi12d x = P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P y norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P 1
99 98 rspcv P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z X x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P y norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P 1
100 92 99 syl P X y + z X z 0 vec U x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV U P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P y norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P 1
101 90 100 mpid P X y + z X z 0 vec U x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P 1
102 29 ffvelrni z X T z BaseSet W
103 13 33 nvcl W NrmCVec T z BaseSet W norm CV W T z
104 8 102 103 sylancr z X norm CV W T z
105 104 ad2antrl P X y + z X z 0 vec U norm CV W T z
106 1red P X y + z X z 0 vec U 1
107 105 106 63 lemuldiv2d P X y + z X z 0 vec U y norm CV U z norm CV W T z 1 norm CV W T z 1 y norm CV U z
108 71 fveq2d P X y + z X z 0 vec U T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P = T y norm CV U z 𝑠OLD U z
109 eqid 𝑠OLD W = 𝑠OLD W
110 10 66 109 5 lnomul U NrmCVec W NrmCVec T L y norm CV U z z X T y norm CV U z 𝑠OLD U z = y norm CV U z 𝑠OLD W T z
111 37 110 mpan y norm CV U z z X T y norm CV U z 𝑠OLD U z = y norm CV U z 𝑠OLD W T z
112 64 65 111 syl2anc P X y + z X z 0 vec U T y norm CV U z 𝑠OLD U z = y norm CV U z 𝑠OLD W T z
113 108 112 eqtrd P X y + z X z 0 vec U T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P = y norm CV U z 𝑠OLD W T z
114 113 fveq2d P X y + z X z 0 vec U norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P = norm CV W y norm CV U z 𝑠OLD W T z
115 8 a1i P X y + z X z 0 vec U W NrmCVec
116 102 ad2antrl P X y + z X z 0 vec U T z BaseSet W
117 13 109 33 nvsge0 W NrmCVec y norm CV U z 0 y norm CV U z T z BaseSet W norm CV W y norm CV U z 𝑠OLD W T z = y norm CV U z norm CV W T z
118 115 73 116 117 syl3anc P X y + z X z 0 vec U norm CV W y norm CV U z 𝑠OLD W T z = y norm CV U z norm CV W T z
119 114 118 eqtrd P X y + z X z 0 vec U norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P = y norm CV U z norm CV W T z
120 119 breq1d P X y + z X z 0 vec U norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P 1 y norm CV U z norm CV W T z 1
121 rpcnne0 y + y y 0
122 rpcnne0 norm CV U z + norm CV U z norm CV U z 0
123 recdiv y y 0 norm CV U z norm CV U z 0 1 y norm CV U z = norm CV U z y
124 121 122 123 syl2an y + norm CV U z + 1 y norm CV U z = norm CV U z y
125 53 61 124 syl2an P X y + z X z 0 vec U 1 y norm CV U z = norm CV U z y
126 rpne0 y + y 0
127 126 ad2antlr P X y + z X z 0 vec U y 0
128 79 77 127 divrec2d P X y + z X z 0 vec U norm CV U z y = 1 y norm CV U z
129 125 128 eqtr2d P X y + z X z 0 vec U 1 y norm CV U z = 1 y norm CV U z
130 129 breq2d P X y + z X z 0 vec U norm CV W T z 1 y norm CV U z norm CV W T z 1 y norm CV U z
131 107 120 130 3bitr4d P X y + z X z 0 vec U norm CV W T P + v U y norm CV U z 𝑠OLD U z - v U P 1 norm CV W T z 1 y norm CV U z
132 101 131 sylibd P X y + z X z 0 vec U x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV W T z 1 y norm CV U z
133 132 anassrs P X y + z X z 0 vec U x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV W T z 1 y norm CV U z
134 133 imp P X y + z X z 0 vec U x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV W T z 1 y norm CV U z
135 134 an32s P X y + z X x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 z 0 vec U norm CV W T z 1 y norm CV U z
136 eqid 0 vec W = 0 vec W
137 10 13 57 136 5 lno0 U NrmCVec W NrmCVec T L T 0 vec U = 0 vec W
138 7 8 9 137 mp3an T 0 vec U = 0 vec W
139 138 fveq2i norm CV W T 0 vec U = norm CV W 0 vec W
140 136 33 nvz0 W NrmCVec norm CV W 0 vec W = 0
141 8 140 ax-mp norm CV W 0 vec W = 0
142 139 141 eqtri norm CV W T 0 vec U = 0
143 0le0 0 0
144 142 143 eqbrtri norm CV W T 0 vec U 0
145 20 rpcnd y + 1 y
146 57 24 nvz0 U NrmCVec norm CV U 0 vec U = 0
147 7 146 ax-mp norm CV U 0 vec U = 0
148 147 oveq2i 1 y norm CV U 0 vec U = 1 y 0
149 mul01 1 y 1 y 0 = 0
150 148 149 syl5eq 1 y 1 y norm CV U 0 vec U = 0
151 145 150 syl y + 1 y norm CV U 0 vec U = 0
152 144 151 breqtrrid y + norm CV W T 0 vec U 1 y norm CV U 0 vec U
153 152 ad3antlr P X y + z X x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV W T 0 vec U 1 y norm CV U 0 vec U
154 50 135 153 pm2.61ne P X y + z X x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV W T z 1 y norm CV U z
155 154 ex P X y + z X x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 norm CV W T z 1 y norm CV U z
156 155 ralrimdva P X y + x X norm CV U x - v U P y norm CV W T x - v U P 1 z X norm CV W T z 1 y norm CV U z
157 46 156 sylbid P X y + x X x C P y T x D T P 1 z X norm CV W T z 1 y norm CV U z
158 157 imp P X y + x X x C P y T x D T P 1 z X norm CV W T z 1 y norm CV U z
159 oveq1 x = 1 y x norm CV U z = 1 y norm CV U z
160 159 breq2d x = 1 y norm CV W T z x norm CV U z norm CV W T z 1 y norm CV U z
161 160 ralbidv x = 1 y z X norm CV W T z x norm CV U z z X norm CV W T z 1 y norm CV U z
162 161 rspcev 1 y z X norm CV W T z 1 y norm CV U z x z X norm CV W T z x norm CV U z
163 22 158 162 syl2anc P X y + x X x C P y T x D T P 1 x z X norm CV W T z x norm CV U z
164 163 rexlimdva2 P X y + x X x C P y T x D T P 1 x z X norm CV W T z x norm CV U z
165 19 164 syl5 P X T J CnP K P x z X norm CV W T z x norm CV U z
166 165 imp P X T J CnP K P x z X norm CV W T z x norm CV U z
167 10 24 33 5 6 7 8 isblo3i T B T L x z X norm CV W T z x norm CV U z
168 9 167 mpbiran T B x z X norm CV W T z x norm CV U z
169 166 168 sylibr P X T J CnP K P T B