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Theorem nmorepnf

Description: The norm of an operator is either real or plus infinity. (Contributed by NM, 8-Dec-2007) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses nmoxr.1 𝑋 = ( BaseSet ‘ 𝑈 )
nmoxr.2 𝑌 = ( BaseSet ‘ 𝑊 )
nmoxr.3 𝑁 = ( 𝑈 normOpOLD 𝑊 )
Assertion nmorepnf ( ( 𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑊 ∈ NrmCVec ∧ 𝑇 : 𝑋𝑌 ) → ( ( 𝑁𝑇 ) ∈ ℝ ↔ ( 𝑁𝑇 ) ≠ +∞ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nmoxr.1 𝑋 = ( BaseSet ‘ 𝑈 )
2 nmoxr.2 𝑌 = ( BaseSet ‘ 𝑊 )
3 nmoxr.3 𝑁 = ( 𝑈 normOpOLD 𝑊 )
4 eqid ( normCV𝑊 ) = ( normCV𝑊 )
5 2 4 nmosetre ( ( 𝑊 ∈ NrmCVec ∧ 𝑇 : 𝑋𝑌 ) → { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } ⊆ ℝ )
6 eqid ( 0vec𝑈 ) = ( 0vec𝑈 )
7 eqid ( normCV𝑈 ) = ( normCV𝑈 )
8 1 6 7 nmosetn0 ( 𝑈 ∈ NrmCVec → ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇 ‘ ( 0vec𝑈 ) ) ) ∈ { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } )
9 8 ne0d ( 𝑈 ∈ NrmCVec → { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } ≠ ∅ )
10 supxrre2 ( ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } ⊆ ℝ ∧ { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } ≠ ∅ ) → ( sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) ∈ ℝ ↔ sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) ≠ +∞ ) )
11 5 9 10 syl2anr ( ( 𝑈 ∈ NrmCVec ∧ ( 𝑊 ∈ NrmCVec ∧ 𝑇 : 𝑋𝑌 ) ) → ( sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) ∈ ℝ ↔ sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) ≠ +∞ ) )
12 11 3impb ( ( 𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑊 ∈ NrmCVec ∧ 𝑇 : 𝑋𝑌 ) → ( sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) ∈ ℝ ↔ sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) ≠ +∞ ) )
13 1 2 7 4 3 nmooval ( ( 𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑊 ∈ NrmCVec ∧ 𝑇 : 𝑋𝑌 ) → ( 𝑁𝑇 ) = sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) )
14 13 eleq1d ( ( 𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑊 ∈ NrmCVec ∧ 𝑇 : 𝑋𝑌 ) → ( ( 𝑁𝑇 ) ∈ ℝ ↔ sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) ∈ ℝ ) )
15 13 neeq1d ( ( 𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑊 ∈ NrmCVec ∧ 𝑇 : 𝑋𝑌 ) → ( ( 𝑁𝑇 ) ≠ +∞ ↔ sup ( { 𝑥 ∣ ∃ 𝑧𝑋 ( ( ( normCV𝑈 ) ‘ 𝑧 ) ≤ 1 ∧ 𝑥 = ( ( normCV𝑊 ) ‘ ( 𝑇𝑧 ) ) ) } , ℝ* , < ) ≠ +∞ ) )
16 12 14 15 3bitr4d ( ( 𝑈 ∈ NrmCVec ∧ 𝑊 ∈ NrmCVec ∧ 𝑇 : 𝑋𝑌 ) → ( ( 𝑁𝑇 ) ∈ ℝ ↔ ( 𝑁𝑇 ) ≠ +∞ ) )