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Theorem lnopcoi 23498
Description: The composition of two linear operators is linear. (Contributed by NM, 8-Mar-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
lnopco.1  |-  S  e. 
LinOp
lnopco.2  |-  T  e. 
LinOp
Assertion
Ref Expression
lnopcoi  |-  ( S  o.  T )  e. 
LinOp

Proof of Theorem lnopcoi
Dummy variables  x  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lnopco.1 . . . 4  |-  S  e. 
LinOp
21lnopfi 23464 . . 3  |-  S : ~H
--> ~H
3 lnopco.2 . . . 4  |-  T  e. 
LinOp
43lnopfi 23464 . . 3  |-  T : ~H
--> ~H
52, 4hocofi 23261 . 2  |-  ( S  o.  T ) : ~H --> ~H
63lnopli 23463 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  ( T `  ( (
x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( T `  y ) )  +h  ( T `  z
) ) )
76fveq2d 5724 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  ( S `  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z
) ) )  =  ( S `  (
( x  .h  ( T `  y )
)  +h  ( T `
 z ) ) ) )
8 id 20 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  CC  ->  x  e.  CC )
94ffvelrni 5861 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  ~H  ->  ( T `  y )  e.  ~H )
104ffvelrni 5861 . . . . . . . 8  |-  ( z  e.  ~H  ->  ( T `  z )  e.  ~H )
111lnopli 23463 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( T `  y )  e.  ~H  /\  ( T `  z )  e.  ~H )  ->  ( S `  ( (
x  .h  ( T `
 y ) )  +h  ( T `  z ) ) )  =  ( ( x  .h  ( S `  ( T `  y ) ) )  +h  ( S `  ( T `  z ) ) ) )
128, 9, 10, 11syl3an 1226 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  ( S `  ( (
x  .h  ( T `
 y ) )  +h  ( T `  z ) ) )  =  ( ( x  .h  ( S `  ( T `  y ) ) )  +h  ( S `  ( T `  z ) ) ) )
137, 12eqtrd 2467 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  ( S `  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z
) ) )  =  ( ( x  .h  ( S `  ( T `  y )
) )  +h  ( S `  ( T `  z ) ) ) )
14133expa 1153 . . . . 5  |-  ( ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( S `  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) ) )  =  ( ( x  .h  ( S `
 ( T `  y ) ) )  +h  ( S `  ( T `  z ) ) ) )
15 hvmulcl 22508 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  ->  ( x  .h  y
)  e.  ~H )
16 hvaddcl 22507 . . . . . . 7  |-  ( ( ( x  .h  y
)  e.  ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( x  .h  y )  +h  z
)  e.  ~H )
1715, 16sylan 458 . . . . . 6  |-  ( ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( x  .h  y )  +h  z )  e.  ~H )
182, 4hocoi 23259 . . . . . 6  |-  ( ( ( x  .h  y
)  +h  z )  e.  ~H  ->  (
( S  o.  T
) `  ( (
x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( S `  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) ) ) )
1917, 18syl 16 . . . . 5  |-  ( ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( S  o.  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z
) )  =  ( S `  ( T `
 ( ( x  .h  y )  +h  z ) ) ) )
202, 4hocoi 23259 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  ~H  ->  (
( S  o.  T
) `  y )  =  ( S `  ( T `  y ) ) )
2120oveq2d 6089 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  ~H  ->  (
x  .h  ( ( S  o.  T ) `
 y ) )  =  ( x  .h  ( S `  ( T `  y )
) ) )
2221adantl 453 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  ->  ( x  .h  (
( S  o.  T
) `  y )
)  =  ( x  .h  ( S `  ( T `  y ) ) ) )
232, 4hocoi 23259 . . . . . 6  |-  ( z  e.  ~H  ->  (
( S  o.  T
) `  z )  =  ( S `  ( T `  z ) ) )
2422, 23oveqan12d 6092 . . . . 5  |-  ( ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( x  .h  ( ( S  o.  T ) `  y ) )  +h  ( ( S  o.  T ) `  z
) )  =  ( ( x  .h  ( S `  ( T `  y ) ) )  +h  ( S `  ( T `  z ) ) ) )
2514, 19, 243eqtr4d 2477 . . . 4  |-  ( ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( S  o.  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z
) )  =  ( ( x  .h  (
( S  o.  T
) `  y )
)  +h  ( ( S  o.  T ) `
 z ) ) )
26253impa 1148 . . 3  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  (
( S  o.  T
) `  ( (
x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( ( S  o.  T ) `  y ) )  +h  ( ( S  o.  T ) `  z
) ) )
2726rgen3 2795 . 2  |-  A. x  e.  CC  A. y  e. 
~H  A. z  e.  ~H  ( ( S  o.  T ) `  (
( x  .h  y
)  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( ( S  o.  T ) `
 y ) )  +h  ( ( S  o.  T ) `  z ) )
28 ellnop 23353 . 2  |-  ( ( S  o.  T )  e.  LinOp 
<->  ( ( S  o.  T ) : ~H --> ~H  /\  A. x  e.  CC  A. y  e. 
~H  A. z  e.  ~H  ( ( S  o.  T ) `  (
( x  .h  y
)  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( ( S  o.  T ) `
 y ) )  +h  ( ( S  o.  T ) `  z ) ) ) )
295, 27, 28mpbir2an 887 1  |-  ( S  o.  T )  e. 
LinOp
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    /\ wa 359    /\ w3a 936    = wceq 1652    e. wcel 1725   A.wral 2697    o. ccom 4874   -->wf 5442   ` cfv 5446  (class class class)co 6073   CCcc 8980   ~Hchil 22414    +h cva 22415    .h csm 22416   LinOpclo 22442
This theorem is referenced by:  lnopco0i  23499  nmopcoi  23590  bdopcoi  23593  nmopcoadj0i  23598
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1555  ax-5 1566  ax-17 1626  ax-9 1666  ax-8 1687  ax-13 1727  ax-14 1729  ax-6 1744  ax-7 1749  ax-11 1761  ax-12 1950  ax-ext 2416  ax-sep 4322  ax-nul 4330  ax-pow 4369  ax-pr 4395  ax-un 4693  ax-hilex 22494  ax-hfvadd 22495  ax-hfvmul 22500
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3an 938  df-tru 1328  df-ex 1551  df-nf 1554  df-sb 1659  df-eu 2284  df-mo 2285  df-clab 2422  df-cleq 2428  df-clel 2431  df-nfc 2560  df-ne 2600  df-ral 2702  df-rex 2703  df-rab 2706  df-v 2950  df-sbc 3154  df-csb 3244  df-dif 3315  df-un 3317  df-in 3319  df-ss 3326  df-nul 3621  df-if 3732  df-pw 3793  df-sn 3812  df-pr 3813  df-op 3815  df-uni 4008  df-iun 4087  df-br 4205  df-opab 4259  df-mpt 4260  df-id 4490  df-xp 4876  df-rel 4877  df-cnv 4878  df-co 4879  df-dm 4880  df-rn 4881  df-res 4882  df-ima 4883  df-iota 5410  df-fun 5448  df-fn 5449  df-f 5450  df-fv 5454  df-ov 6076  df-oprab 6077  df-mpt2 6078  df-map 7012  df-lnop 23336
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