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Theorem vacn

Description: Vector addition is jointly continuous in both arguments. (Contributed by Jeff Hankins, 16-Jun-2009) (Revised by Mario Carneiro, 10-Sep-2015) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses vacn.c C = IndMet U
vacn.j J = MetOpen C
vacn.g G = + v U
Assertion vacn U NrmCVec G J × t J Cn J

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 vacn.c C = IndMet U
2 vacn.j J = MetOpen C
3 vacn.g G = + v U
4 eqid BaseSet U = BaseSet U
5 4 3 nvgf U NrmCVec G : BaseSet U × BaseSet U BaseSet U
6 rphalfcl r + r 2 +
7 6 adantl U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + r 2 +
8 simplll U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U U NrmCVec
9 4 1 imsmet U NrmCVec C Met BaseSet U
10 8 9 syl U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U C Met BaseSet U
11 simplrl U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + x BaseSet U
12 11 adantr U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x BaseSet U
13 simprl U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U z BaseSet U
14 metcl C Met BaseSet U x BaseSet U z BaseSet U x C z
15 10 12 13 14 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x C z
16 simplrr U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + y BaseSet U
17 16 adantr U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U y BaseSet U
18 simprr U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U w BaseSet U
19 metcl C Met BaseSet U y BaseSet U w BaseSet U y C w
20 10 17 18 19 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U y C w
21 rpre r + r
22 21 ad2antlr U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U r
23 lt2halves x C z y C w r x C z < r 2 y C w < r 2 x C z + y C w < r
24 15 20 22 23 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x C z < r 2 y C w < r 2 x C z + y C w < r
25 eqid - v U = - v U
26 4 25 nvmcl U NrmCVec x BaseSet U z BaseSet U x - v U z BaseSet U
27 8 12 13 26 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x - v U z BaseSet U
28 4 25 nvmcl U NrmCVec y BaseSet U w BaseSet U y - v U w BaseSet U
29 8 17 18 28 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U y - v U w BaseSet U
30 eqid norm CV U = norm CV U
31 4 3 30 nvtri U NrmCVec x - v U z BaseSet U y - v U w BaseSet U norm CV U x - v U z G y - v U w norm CV U x - v U z + norm CV U y - v U w
32 8 27 29 31 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U norm CV U x - v U z G y - v U w norm CV U x - v U z + norm CV U y - v U w
33 4 3 nvgcl U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U x G y BaseSet U
34 8 12 17 33 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x G y BaseSet U
35 4 3 nvgcl U NrmCVec z BaseSet U w BaseSet U z G w BaseSet U
36 8 13 18 35 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U z G w BaseSet U
37 4 25 30 1 imsdval U NrmCVec x G y BaseSet U z G w BaseSet U x G y C z G w = norm CV U x G y - v U z G w
38 8 34 36 37 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x G y C z G w = norm CV U x G y - v U z G w
39 4 3 25 nvaddsub4 U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U z BaseSet U w BaseSet U x G y - v U z G w = x - v U z G y - v U w
40 8 12 17 13 18 39 syl122anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x G y - v U z G w = x - v U z G y - v U w
41 40 fveq2d U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U norm CV U x G y - v U z G w = norm CV U x - v U z G y - v U w
42 38 41 eqtrd U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x G y C z G w = norm CV U x - v U z G y - v U w
43 4 25 30 1 imsdval U NrmCVec x BaseSet U z BaseSet U x C z = norm CV U x - v U z
44 8 12 13 43 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x C z = norm CV U x - v U z
45 4 25 30 1 imsdval U NrmCVec y BaseSet U w BaseSet U y C w = norm CV U y - v U w
46 8 17 18 45 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U y C w = norm CV U y - v U w
47 44 46 oveq12d U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x C z + y C w = norm CV U x - v U z + norm CV U y - v U w
48 32 42 47 3brtr4d U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x G y C z G w x C z + y C w
49 metcl C Met BaseSet U x G y BaseSet U z G w BaseSet U x G y C z G w
50 10 34 36 49 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x G y C z G w
51 15 20 readdcld U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x C z + y C w
52 lelttr x G y C z G w x C z + y C w r x G y C z G w x C z + y C w x C z + y C w < r x G y C z G w < r
53 50 51 22 52 syl3anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x G y C z G w x C z + y C w x C z + y C w < r x G y C z G w < r
54 48 53 mpand U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x C z + y C w < r x G y C z G w < r
55 24 54 syld U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x C z < r 2 y C w < r 2 x G y C z G w < r
56 55 ralrimivva U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + z BaseSet U w BaseSet U x C z < r 2 y C w < r 2 x G y C z G w < r
57 breq2 s = r 2 x C z < s x C z < r 2
58 breq2 s = r 2 y C w < s y C w < r 2
59 57 58 anbi12d s = r 2 x C z < s y C w < s x C z < r 2 y C w < r 2
60 59 imbi1d s = r 2 x C z < s y C w < s x G y C z G w < r x C z < r 2 y C w < r 2 x G y C z G w < r
61 60 2ralbidv s = r 2 z BaseSet U w BaseSet U x C z < s y C w < s x G y C z G w < r z BaseSet U w BaseSet U x C z < r 2 y C w < r 2 x G y C z G w < r
62 61 rspcev r 2 + z BaseSet U w BaseSet U x C z < r 2 y C w < r 2 x G y C z G w < r s + z BaseSet U w BaseSet U x C z < s y C w < s x G y C z G w < r
63 7 56 62 syl2anc U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + s + z BaseSet U w BaseSet U x C z < s y C w < s x G y C z G w < r
64 63 ralrimiva U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + s + z BaseSet U w BaseSet U x C z < s y C w < s x G y C z G w < r
65 64 ralrimivva U NrmCVec x BaseSet U y BaseSet U r + s + z BaseSet U w BaseSet U x C z < s y C w < s x G y C z G w < r
66 4 1 imsxmet U NrmCVec C ∞Met BaseSet U
67 2 2 2 txmetcn C ∞Met BaseSet U C ∞Met BaseSet U C ∞Met BaseSet U G J × t J Cn J G : BaseSet U × BaseSet U BaseSet U x BaseSet U y BaseSet U r + s + z BaseSet U w BaseSet U x C z < s y C w < s x G y C z G w < r
68 66 66 66 67 syl3anc U NrmCVec G J × t J Cn J G : BaseSet U × BaseSet U BaseSet U x BaseSet U y BaseSet U r + s + z BaseSet U w BaseSet U x C z < s y C w < s x G y C z G w < r
69 5 65 68 mpbir2and U NrmCVec G J × t J Cn J