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Theorem cnlnadjlem7

Description: Lemma for cnlnadji . Helper lemma to show that F is continuous. (Contributed by NM, 18-Feb-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses cnlnadjlem.1 𝑇 ∈ LinOp
cnlnadjlem.2 𝑇 ∈ ContOp
cnlnadjlem.3 𝐺 = ( 𝑔 ∈ ℋ ↦ ( ( 𝑇𝑔 ) ·ih 𝑦 ) )
cnlnadjlem.4 𝐵 = ( 𝑤 ∈ ℋ ∀ 𝑣 ∈ ℋ ( ( 𝑇𝑣 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑣 ·ih 𝑤 ) )
cnlnadjlem.5 𝐹 = ( 𝑦 ∈ ℋ ↦ 𝐵 )
Assertion cnlnadjlem7 ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnlnadjlem.1 𝑇 ∈ LinOp
2 cnlnadjlem.2 𝑇 ∈ ContOp
3 cnlnadjlem.3 𝐺 = ( 𝑔 ∈ ℋ ↦ ( ( 𝑇𝑔 ) ·ih 𝑦 ) )
4 cnlnadjlem.4 𝐵 = ( 𝑤 ∈ ℋ ∀ 𝑣 ∈ ℋ ( ( 𝑇𝑣 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑣 ·ih 𝑤 ) )
5 cnlnadjlem.5 𝐹 = ( 𝑦 ∈ ℋ ↦ 𝐵 )
6 breq1 ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) = 0 → ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) ↔ 0 ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) ) )
7 1 2 3 4 5 cnlnadjlem4 ( 𝐴 ∈ ℋ → ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ )
8 1 lnopfi 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ
9 8 ffvelrni ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ → ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℋ )
10 7 9 syl ( 𝐴 ∈ ℋ → ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℋ )
11 hicl ( ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) ∈ ℂ )
12 10 11 mpancom ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) ∈ ℂ )
13 12 abscld ( 𝐴 ∈ ℋ → ( abs ‘ ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) ) ∈ ℝ )
14 normcl ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ∈ ℝ )
15 10 14 syl ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ∈ ℝ )
16 normcl ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm𝐴 ) ∈ ℝ )
17 15 16 remulcld ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) ∈ ℝ )
18 1 2 nmcopexi ( normop𝑇 ) ∈ ℝ
19 normcl ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ )
20 7 19 syl ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ )
21 remulcl ( ( ( normop𝑇 ) ∈ ℝ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ ) → ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ∈ ℝ )
22 18 20 21 sylancr ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ∈ ℝ )
23 22 16 remulcld ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) ∈ ℝ )
24 bcs ( ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ) → ( abs ‘ ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) ) ≤ ( ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) )
25 10 24 mpancom ( 𝐴 ∈ ℋ → ( abs ‘ ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) ) ≤ ( ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) )
26 normge0 ( 𝐴 ∈ ℋ → 0 ≤ ( norm𝐴 ) )
27 1 2 nmcoplbi ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
28 7 27 syl ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
29 15 22 16 26 28 lemul1ad ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( norm ‘ ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) ≤ ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) )
30 13 17 23 25 29 letrd ( 𝐴 ∈ ℋ → ( abs ‘ ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) ) ≤ ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) )
31 1 2 3 4 5 cnlnadjlem5 ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ ) → ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) = ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) )
32 7 31 mpdan ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) = ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) )
33 32 fveq2d ( 𝐴 ∈ ℋ → ( abs ‘ ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) ) = ( abs ‘ ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
34 hiidrcl ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ → ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ )
35 7 34 syl ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ )
36 hiidge0 ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ → 0 ≤ ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) )
37 7 36 syl ( 𝐴 ∈ ℋ → 0 ≤ ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) )
38 35 37 absidd ( 𝐴 ∈ ℋ → ( abs ‘ ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) ) = ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) )
39 normsq ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ → ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ↑ 2 ) = ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) )
40 7 39 syl ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ↑ 2 ) = ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) )
41 20 recnd ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℂ )
42 41 sqvald ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ↑ 2 ) = ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
43 40 42 eqtr3d ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( 𝐹𝐴 ) ·ih ( 𝐹𝐴 ) ) = ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
44 33 38 43 3eqtrd ( 𝐴 ∈ ℋ → ( abs ‘ ( ( 𝑇 ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ·ih 𝐴 ) ) = ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
45 16 recnd ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm𝐴 ) ∈ ℂ )
46 18 recni ( normop𝑇 ) ∈ ℂ
47 mul32 ( ( ( normop𝑇 ) ∈ ℂ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℂ ∧ ( norm𝐴 ) ∈ ℂ ) → ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) = ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
48 46 47 mp3an1 ( ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℂ ∧ ( norm𝐴 ) ∈ ℂ ) → ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) = ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
49 41 45 48 syl2anc ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) · ( norm𝐴 ) ) = ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
50 30 44 49 3brtr3d ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ≤ ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
51 50 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) → ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ≤ ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) )
52 20 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) → ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ )
53 remulcl ( ( ( normop𝑇 ) ∈ ℝ ∧ ( norm𝐴 ) ∈ ℝ ) → ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) ∈ ℝ )
54 18 16 53 sylancr ( 𝐴 ∈ ℋ → ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) ∈ ℝ )
55 54 adantr ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) → ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) ∈ ℝ )
56 normge0 ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ → 0 ≤ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) )
57 0re 0 ∈ ℝ
58 leltne ( ( 0 ∈ ℝ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) → ( 0 < ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ↔ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) )
59 57 58 mp3an1 ( ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) → ( 0 < ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ↔ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) )
60 19 56 59 syl2anc ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ → ( 0 < ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ↔ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) )
61 60 biimpar ( ( ( 𝐹𝐴 ) ∈ ℋ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) → 0 < ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) )
62 7 61 sylan ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) → 0 < ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) )
63 lemul1 ( ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ ∧ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) ∈ ℝ ∧ ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ∈ ℝ ∧ 0 < ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ) → ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) ↔ ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ≤ ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ) )
64 52 55 52 62 63 syl112anc ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) → ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) ↔ ( ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ≤ ( ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) · ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ) ) )
65 51 64 mpbird ( ( 𝐴 ∈ ℋ ∧ ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≠ 0 ) → ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) )
66 nmopge0 ( 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ → 0 ≤ ( normop𝑇 ) )
67 8 66 ax-mp 0 ≤ ( normop𝑇 )
68 mulge0 ( ( ( ( normop𝑇 ) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ( normop𝑇 ) ) ∧ ( ( norm𝐴 ) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ( norm𝐴 ) ) ) → 0 ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) )
69 18 67 68 mpanl12 ( ( ( norm𝐴 ) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ( norm𝐴 ) ) → 0 ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) )
70 16 26 69 syl2anc ( 𝐴 ∈ ℋ → 0 ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) )
71 6 65 70 pm2.61ne ( 𝐴 ∈ ℋ → ( norm ‘ ( 𝐹𝐴 ) ) ≤ ( ( normop𝑇 ) · ( norm𝐴 ) ) )