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Theorem tcphcphlem1

Description: Lemma for tcphcph : the triangle inequality. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses tcphval.n G = toCPreHil W
tcphcph.v V = Base W
tcphcph.f F = Scalar W
tcphcph.1 φ W PreHil
tcphcph.2 φ F = fld 𝑠 K
tcphcph.h , ˙ = 𝑖 W
tcphcph.3 φ x K x 0 x x K
tcphcph.4 φ x V 0 x , ˙ x
tcphcph.k K = Base F
tcphcph.m - ˙ = - W
tcphcphlem1.3 φ X V
tcphcphlem1.4 φ Y V
Assertion tcphcphlem1 φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y X , ˙ X + Y , ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tcphval.n G = toCPreHil W
2 tcphcph.v V = Base W
3 tcphcph.f F = Scalar W
4 tcphcph.1 φ W PreHil
5 tcphcph.2 φ F = fld 𝑠 K
6 tcphcph.h , ˙ = 𝑖 W
7 tcphcph.3 φ x K x 0 x x K
8 tcphcph.4 φ x V 0 x , ˙ x
9 tcphcph.k K = Base F
10 tcphcph.m - ˙ = - W
11 tcphcphlem1.3 φ X V
12 tcphcphlem1.4 φ Y V
13 phllmod W PreHil W LMod
14 lmodgrp W LMod W Grp
15 4 13 14 3syl φ W Grp
16 2 10 grpsubcl W Grp X V Y V X - ˙ Y V
17 15 11 12 16 syl3anc φ X - ˙ Y V
18 1 2 3 4 5 6 tcphcphlem3 φ X - ˙ Y V X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
19 17 18 mpdan φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
20 1 2 3 4 5 6 tcphcphlem3 φ X V X , ˙ X
21 11 20 mpdan φ X , ˙ X
22 1 2 3 4 5 6 tcphcphlem3 φ Y V Y , ˙ Y
23 12 22 mpdan φ Y , ˙ Y
24 21 23 readdcld φ X , ˙ X + Y , ˙ Y
25 1 2 3 4 5 phclm φ W CMod
26 3 9 clmsscn W CMod K
27 25 26 syl φ K
28 3 6 2 9 ipcl W PreHil X V Y V X , ˙ Y K
29 4 11 12 28 syl3anc φ X , ˙ Y K
30 27 29 sseldd φ X , ˙ Y
31 3 6 2 9 ipcl W PreHil Y V X V Y , ˙ X K
32 4 12 11 31 syl3anc φ Y , ˙ X K
33 27 32 sseldd φ Y , ˙ X
34 30 33 addcld φ X , ˙ Y + Y , ˙ X
35 34 abscld φ X , ˙ Y + Y , ˙ X
36 24 35 readdcld φ X , ˙ X + Y , ˙ Y + X , ˙ Y + Y , ˙ X
37 21 recnd φ X , ˙ X
38 2re 2
39 oveq12 x = X x = X x , ˙ x = X , ˙ X
40 39 anidms x = X x , ˙ x = X , ˙ X
41 40 breq2d x = X 0 x , ˙ x 0 X , ˙ X
42 8 ralrimiva φ x V 0 x , ˙ x
43 41 42 11 rspcdva φ 0 X , ˙ X
44 21 43 resqrtcld φ X , ˙ X
45 oveq12 x = Y x = Y x , ˙ x = Y , ˙ Y
46 45 anidms x = Y x , ˙ x = Y , ˙ Y
47 46 breq2d x = Y 0 x , ˙ x 0 Y , ˙ Y
48 47 42 12 rspcdva φ 0 Y , ˙ Y
49 23 48 resqrtcld φ Y , ˙ Y
50 44 49 remulcld φ X , ˙ X Y , ˙ Y
51 remulcl 2 X , ˙ X Y , ˙ Y 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
52 38 50 51 sylancr φ 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
53 52 recnd φ 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
54 23 recnd φ Y , ˙ Y
55 37 53 54 add32d φ X , ˙ X + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y = X , ˙ X + Y , ˙ Y + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
56 24 52 readdcld φ X , ˙ X + Y , ˙ Y + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
57 55 56 eqeltrd φ X , ˙ X + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y
58 oveq12 x = X - ˙ Y x = X - ˙ Y x , ˙ x = X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
59 58 anidms x = X - ˙ Y x , ˙ x = X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
60 59 breq2d x = X - ˙ Y 0 x , ˙ x 0 X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
61 60 42 17 rspcdva φ 0 X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
62 19 61 absidd φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y = X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
63 3 clmadd W CMod + = + F
64 25 63 syl φ + = + F
65 64 oveqd φ X , ˙ X + Y , ˙ Y = X , ˙ X + F Y , ˙ Y
66 64 oveqd φ X , ˙ Y + Y , ˙ X = X , ˙ Y + F Y , ˙ X
67 65 66 oveq12d φ X , ˙ X + Y , ˙ Y - F X , ˙ Y + Y , ˙ X = X , ˙ X + F Y , ˙ Y - F X , ˙ Y + F Y , ˙ X
68 3 6 2 9 ipcl W PreHil X V X V X , ˙ X K
69 4 11 11 68 syl3anc φ X , ˙ X K
70 3 6 2 9 ipcl W PreHil Y V Y V Y , ˙ Y K
71 4 12 12 70 syl3anc φ Y , ˙ Y K
72 3 9 clmacl W CMod X , ˙ X K Y , ˙ Y K X , ˙ X + Y , ˙ Y K
73 25 69 71 72 syl3anc φ X , ˙ X + Y , ˙ Y K
74 3 9 clmacl W CMod X , ˙ Y K Y , ˙ X K X , ˙ Y + Y , ˙ X K
75 25 29 32 74 syl3anc φ X , ˙ Y + Y , ˙ X K
76 3 9 clmsub W CMod X , ˙ X + Y , ˙ Y K X , ˙ Y + Y , ˙ X K X , ˙ X + Y , ˙ Y - X , ˙ Y + Y , ˙ X = X , ˙ X + Y , ˙ Y - F X , ˙ Y + Y , ˙ X
77 25 73 75 76 syl3anc φ X , ˙ X + Y , ˙ Y - X , ˙ Y + Y , ˙ X = X , ˙ X + Y , ˙ Y - F X , ˙ Y + Y , ˙ X
78 eqid - F = - F
79 eqid + F = + F
80 3 6 2 10 78 79 4 11 12 11 12 ip2subdi φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y = X , ˙ X + F Y , ˙ Y - F X , ˙ Y + F Y , ˙ X
81 67 77 80 3eqtr4rd φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y = X , ˙ X + Y , ˙ Y - X , ˙ Y + Y , ˙ X
82 81 fveq2d φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y = X , ˙ X + Y , ˙ Y - X , ˙ Y + Y , ˙ X
83 62 82 eqtr3d φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y = X , ˙ X + Y , ˙ Y - X , ˙ Y + Y , ˙ X
84 27 73 sseldd φ X , ˙ X + Y , ˙ Y
85 84 34 abs2dif2d φ X , ˙ X + Y , ˙ Y - X , ˙ Y + Y , ˙ X X , ˙ X + Y , ˙ Y + X , ˙ Y + Y , ˙ X
86 83 85 eqbrtrd φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y X , ˙ X + Y , ˙ Y + X , ˙ Y + Y , ˙ X
87 21 23 43 48 addge0d φ 0 X , ˙ X + Y , ˙ Y
88 24 87 absidd φ X , ˙ X + Y , ˙ Y = X , ˙ X + Y , ˙ Y
89 88 oveq1d φ X , ˙ X + Y , ˙ Y + X , ˙ Y + Y , ˙ X = X , ˙ X + Y , ˙ Y + X , ˙ Y + Y , ˙ X
90 86 89 breqtrd φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y X , ˙ X + Y , ˙ Y + X , ˙ Y + Y , ˙ X
91 30 abscld φ X , ˙ Y
92 remulcl 2 X , ˙ Y 2 X , ˙ Y
93 38 91 92 sylancr φ 2 X , ˙ Y
94 30 33 abstrid φ X , ˙ Y + Y , ˙ X X , ˙ Y + Y , ˙ X
95 91 recnd φ X , ˙ Y
96 95 2timesd φ 2 X , ˙ Y = X , ˙ Y + X , ˙ Y
97 30 abscjd φ X , ˙ Y = X , ˙ Y
98 3 clmcj W CMod * = * F
99 25 98 syl φ * = * F
100 99 fveq1d φ X , ˙ Y = X , ˙ Y * F
101 eqid * F = * F
102 3 6 2 101 ipcj W PreHil X V Y V X , ˙ Y * F = Y , ˙ X
103 4 11 12 102 syl3anc φ X , ˙ Y * F = Y , ˙ X
104 100 103 eqtrd φ X , ˙ Y = Y , ˙ X
105 104 fveq2d φ X , ˙ Y = Y , ˙ X
106 97 105 eqtr3d φ X , ˙ Y = Y , ˙ X
107 106 oveq2d φ X , ˙ Y + X , ˙ Y = X , ˙ Y + Y , ˙ X
108 96 107 eqtrd φ 2 X , ˙ Y = X , ˙ Y + Y , ˙ X
109 94 108 breqtrrd φ X , ˙ Y + Y , ˙ X 2 X , ˙ Y
110 eqid norm G = norm G
111 eqid Y , ˙ X Y , ˙ Y = Y , ˙ X Y , ˙ Y
112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 110 111 11 12 ipcau2 φ X , ˙ Y norm G X norm G Y
113 1 110 2 6 tcphnmval W Grp X V norm G X = X , ˙ X
114 15 11 113 syl2anc φ norm G X = X , ˙ X
115 1 110 2 6 tcphnmval W Grp Y V norm G Y = Y , ˙ Y
116 15 12 115 syl2anc φ norm G Y = Y , ˙ Y
117 114 116 oveq12d φ norm G X norm G Y = X , ˙ X Y , ˙ Y
118 112 117 breqtrd φ X , ˙ Y X , ˙ X Y , ˙ Y
119 38 a1i φ 2
120 2pos 0 < 2
121 120 a1i φ 0 < 2
122 lemul2 X , ˙ Y X , ˙ X Y , ˙ Y 2 0 < 2 X , ˙ Y X , ˙ X Y , ˙ Y 2 X , ˙ Y 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
123 91 50 119 121 122 syl112anc φ X , ˙ Y X , ˙ X Y , ˙ Y 2 X , ˙ Y 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
124 118 123 mpbid φ 2 X , ˙ Y 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
125 35 93 52 109 124 letrd φ X , ˙ Y + Y , ˙ X 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
126 35 52 24 125 leadd2dd φ X , ˙ X + Y , ˙ Y + X , ˙ Y + Y , ˙ X X , ˙ X + Y , ˙ Y + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
127 126 55 breqtrrd φ X , ˙ X + Y , ˙ Y + X , ˙ Y + Y , ˙ X X , ˙ X + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y
128 19 36 57 90 127 letrd φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y X , ˙ X + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y
129 19 recnd φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
130 129 sqsqrtd φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y 2 = X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
131 37 sqrtcld φ X , ˙ X
132 49 recnd φ Y , ˙ Y
133 binom2 X , ˙ X Y , ˙ Y X , ˙ X + Y , ˙ Y 2 = X , ˙ X 2 + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y 2
134 131 132 133 syl2anc φ X , ˙ X + Y , ˙ Y 2 = X , ˙ X 2 + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y 2
135 37 sqsqrtd φ X , ˙ X 2 = X , ˙ X
136 135 oveq1d φ X , ˙ X 2 + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y = X , ˙ X + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y
137 54 sqsqrtd φ Y , ˙ Y 2 = Y , ˙ Y
138 136 137 oveq12d φ X , ˙ X 2 + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y 2 = X , ˙ X + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y
139 134 138 eqtrd φ X , ˙ X + Y , ˙ Y 2 = X , ˙ X + 2 X , ˙ X Y , ˙ Y + Y , ˙ Y
140 128 130 139 3brtr4d φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y 2 X , ˙ X + Y , ˙ Y 2
141 19 61 resqrtcld φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
142 44 49 readdcld φ X , ˙ X + Y , ˙ Y
143 19 61 sqrtge0d φ 0 X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y
144 21 43 sqrtge0d φ 0 X , ˙ X
145 23 48 sqrtge0d φ 0 Y , ˙ Y
146 44 49 144 145 addge0d φ 0 X , ˙ X + Y , ˙ Y
147 141 142 143 146 le2sqd φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y X , ˙ X + Y , ˙ Y X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y 2 X , ˙ X + Y , ˙ Y 2
148 140 147 mpbird φ X - ˙ Y , ˙ X - ˙ Y X , ˙ X + Y , ˙ Y