Metamath Proof Explorer


Theorem norm3lem

Description: Lemma involving norm of differences in Hilbert space. (Contributed by NM, 18-Aug-1999) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses norm3dif.1 โŠข ๐ด โˆˆ โ„‹
norm3dif.2 โŠข ๐ต โˆˆ โ„‹
norm3dif.3 โŠข ๐ถ โˆˆ โ„‹
norm3lem.4 โŠข ๐ท โˆˆ โ„
Assertion norm3lem ( ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) < ( ๐ท / 2 ) โˆง ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) < ( ๐ท / 2 ) ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) < ๐ท )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 norm3dif.1 โŠข ๐ด โˆˆ โ„‹
2 norm3dif.2 โŠข ๐ต โˆˆ โ„‹
3 norm3dif.3 โŠข ๐ถ โˆˆ โ„‹
4 norm3lem.4 โŠข ๐ท โˆˆ โ„
5 1 2 3 norm3difi โŠข ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) โ‰ค ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) + ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) )
6 1 3 hvsubcli โŠข ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) โˆˆ โ„‹
7 6 normcli โŠข ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) โˆˆ โ„
8 3 2 hvsubcli โŠข ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) โˆˆ โ„‹
9 8 normcli โŠข ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) โˆˆ โ„
10 4 rehalfcli โŠข ( ๐ท / 2 ) โˆˆ โ„
11 7 9 10 10 lt2addi โŠข ( ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) < ( ๐ท / 2 ) โˆง ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) < ( ๐ท / 2 ) ) โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) + ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) ) < ( ( ๐ท / 2 ) + ( ๐ท / 2 ) ) )
12 1 2 hvsubcli โŠข ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ต ) โˆˆ โ„‹
13 12 normcli โŠข ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) โˆˆ โ„
14 7 9 readdcli โŠข ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) + ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) ) โˆˆ โ„
15 10 10 readdcli โŠข ( ( ๐ท / 2 ) + ( ๐ท / 2 ) ) โˆˆ โ„
16 13 14 15 lelttri โŠข ( ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) โ‰ค ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) + ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) ) โˆง ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) + ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) ) < ( ( ๐ท / 2 ) + ( ๐ท / 2 ) ) ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) < ( ( ๐ท / 2 ) + ( ๐ท / 2 ) ) )
17 5 11 16 sylancr โŠข ( ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) < ( ๐ท / 2 ) โˆง ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) < ( ๐ท / 2 ) ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) < ( ( ๐ท / 2 ) + ( ๐ท / 2 ) ) )
18 10 recni โŠข ( ๐ท / 2 ) โˆˆ โ„‚
19 18 2timesi โŠข ( 2 ยท ( ๐ท / 2 ) ) = ( ( ๐ท / 2 ) + ( ๐ท / 2 ) )
20 4 recni โŠข ๐ท โˆˆ โ„‚
21 2cn โŠข 2 โˆˆ โ„‚
22 2ne0 โŠข 2 โ‰  0
23 20 21 22 divcan2i โŠข ( 2 ยท ( ๐ท / 2 ) ) = ๐ท
24 19 23 eqtr3i โŠข ( ( ๐ท / 2 ) + ( ๐ท / 2 ) ) = ๐ท
25 17 24 breqtrdi โŠข ( ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ถ ) ) < ( ๐ท / 2 ) โˆง ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ถ โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) < ( ๐ท / 2 ) ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐ด โˆ’โ„Ž ๐ต ) ) < ๐ท )