Metamath Proof Explorer


Theorem norm1

Description: From any nonzero Hilbert space vector, construct a vector whose norm is 1. (Contributed by NM, 7-Feb-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion norm1 ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ยทโ„Ž ๐ด ) ) = 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 normcl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
2 1 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
3 normne0 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โ‰  0 โ†” ๐ด โ‰  0โ„Ž ) )
4 3 biimpar โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โ‰  0 )
5 2 4 rereccld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„ )
6 5 recnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
7 simpl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‹ )
8 norm-iii โŠข ( ( ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ยทโ„Ž ๐ด ) ) = ( ( abs โ€˜ ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ) ยท ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) )
9 6 7 8 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ยทโ„Ž ๐ด ) ) = ( ( abs โ€˜ ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ) ยท ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) )
10 normgt0 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ๐ด โ‰  0โ„Ž โ†” 0 < ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) )
11 10 biimpa โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ 0 < ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) )
12 1re โŠข 1 โˆˆ โ„
13 0le1 โŠข 0 โ‰ค 1
14 divge0 โŠข ( ( ( 1 โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค 1 ) โˆง ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง 0 < ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ 0 โ‰ค ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) )
15 12 13 14 mpanl12 โŠข ( ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง 0 < ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ 0 โ‰ค ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) )
16 2 11 15 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ 0 โ‰ค ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) )
17 5 16 absidd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( abs โ€˜ ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) )
18 17 oveq1d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ) ยท ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) )
19 1 recnd โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
20 19 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‚ )
21 20 4 recid2d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) = 1 )
22 9 18 21 3eqtrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ( 1 / ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) ) ยทโ„Ž ๐ด ) ) = 1 )