HSE Home Hilbert Space Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  lnopmi Unicode version

Theorem lnopmi 22893
Description: The scalar product of a linear operator is a linear operator. (Contributed by NM, 10-Mar-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
lnopm.1  |-  T  e. 
LinOp
Assertion
Ref Expression
lnopmi  |-  ( A  e.  CC  ->  ( A  .op  T )  e. 
LinOp )

Proof of Theorem lnopmi
Dummy variables  x  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lnopm.1 . . . 4  |-  T  e. 
LinOp
21lnopfi 22862 . . 3  |-  T : ~H
--> ~H
3 homulcl 22652 . . 3  |-  ( ( A  e.  CC  /\  T : ~H --> ~H )  ->  ( A  .op  T
) : ~H --> ~H )
42, 3mpan2 652 . 2  |-  ( A  e.  CC  ->  ( A  .op  T ) : ~H --> ~H )
5 hvmulcl 21906 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  ->  ( x  .h  y
)  e.  ~H )
6 hvaddcl 21905 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( x  .h  y
)  e.  ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( x  .h  y )  +h  z
)  e.  ~H )
75, 6sylan 457 . . . . . . 7  |-  ( ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( x  .h  y )  +h  z )  e.  ~H )
8 homval 22634 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  CC  /\  T : ~H --> ~H  /\  ( ( x  .h  y )  +h  z
)  e.  ~H )  ->  ( ( A  .op  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( A  .h  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) ) ) )
92, 8mp3an2 1266 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( ( x  .h  y )  +h  z
)  e.  ~H )  ->  ( ( A  .op  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( A  .h  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) ) ) )
107, 9sylan2 460 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( ( x  e.  CC  /\  y  e. 
~H )  /\  z  e.  ~H ) )  -> 
( ( A  .op  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( A  .h  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) ) ) )
11 id 19 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  CC  ->  A  e.  CC )
122ffvelrni 5771 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  e.  ~H  ->  ( T `  y )  e.  ~H )
13 hvmulcl 21906 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( T `  y )  e.  ~H )  -> 
( x  .h  ( T `  y )
)  e.  ~H )
1412, 13sylan2 460 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  ->  ( x  .h  ( T `  y )
)  e.  ~H )
152ffvelrni 5771 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  ~H  ->  ( T `  z )  e.  ~H )
16 ax-hvdistr1 21901 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( x  .h  ( T `  y )
)  e.  ~H  /\  ( T `  z )  e.  ~H )  -> 
( A  .h  (
( x  .h  ( T `  y )
)  +h  ( T `
 z ) ) )  =  ( ( A  .h  ( x  .h  ( T `  y ) ) )  +h  ( A  .h  ( T `  z ) ) ) )
1711, 14, 15, 16syl3an 1225 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( A  .h  ( ( x  .h  ( T `  y
) )  +h  ( T `  z )
) )  =  ( ( A  .h  (
x  .h  ( T `
 y ) ) )  +h  ( A  .h  ( T `  z ) ) ) )
18173expb 1153 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( ( x  e.  CC  /\  y  e. 
~H )  /\  z  e.  ~H ) )  -> 
( A  .h  (
( x  .h  ( T `  y )
)  +h  ( T `
 z ) ) )  =  ( ( A  .h  ( x  .h  ( T `  y ) ) )  +h  ( A  .h  ( T `  z ) ) ) )
191lnopli 22861 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  ( T `  ( (
x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( T `  y ) )  +h  ( T `  z
) ) )
20193expa 1152 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z
) )  =  ( ( x  .h  ( T `  y )
)  +h  ( T `
 z ) ) )
2120oveq2d 5997 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  /\  z  e.  ~H )  ->  ( A  .h  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) ) )  =  ( A  .h  ( ( x  .h  ( T `  y ) )  +h  ( T `  z
) ) ) )
2221adantl 452 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( ( x  e.  CC  /\  y  e. 
~H )  /\  z  e.  ~H ) )  -> 
( A  .h  ( T `  ( (
x  .h  y )  +h  z ) ) )  =  ( A  .h  ( ( x  .h  ( T `  y ) )  +h  ( T `  z
) ) ) )
23 homval 22634 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  CC  /\  T : ~H --> ~H  /\  y  e.  ~H )  ->  ( ( A  .op  T ) `  y )  =  ( A  .h  ( T `  y ) ) )
242, 23mp3an2 1266 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  ->  ( ( A  .op  T ) `  y )  =  ( A  .h  ( T `  y ) ) )
2524adantrl 696 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )
)  ->  ( ( A  .op  T ) `  y )  =  ( A  .h  ( T `
 y ) ) )
2625oveq2d 5997 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )
)  ->  ( x  .h  ( ( A  .op  T ) `  y ) )  =  ( x  .h  ( A  .h  ( T `  y ) ) ) )
27 hvmulcom 21935 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  CC  /\  x  e.  CC  /\  ( T `  y )  e.  ~H )  ->  ( A  .h  ( x  .h  ( T `  y
) ) )  =  ( x  .h  ( A  .h  ( T `  y ) ) ) )
2812, 27syl3an3 1218 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  CC  /\  x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  ->  ( A  .h  ( x  .h  ( T `  y
) ) )  =  ( x  .h  ( A  .h  ( T `  y ) ) ) )
29283expb 1153 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )
)  ->  ( A  .h  ( x  .h  ( T `  y )
) )  =  ( x  .h  ( A  .h  ( T `  y ) ) ) )
3026, 29eqtr4d 2401 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )
)  ->  ( x  .h  ( ( A  .op  T ) `  y ) )  =  ( A  .h  ( x  .h  ( T `  y
) ) ) )
31 homval 22634 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  CC  /\  T : ~H --> ~H  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( A  .op  T ) `  z )  =  ( A  .h  ( T `  z ) ) )
322, 31mp3an2 1266 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  CC  /\  z  e.  ~H )  ->  ( ( A  .op  T ) `  z )  =  ( A  .h  ( T `  z ) ) )
3330, 32oveqan12d 6000 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  CC  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )
)  /\  ( A  e.  CC  /\  z  e. 
~H ) )  -> 
( ( x  .h  ( ( A  .op  T ) `  y ) )  +h  ( ( A  .op  T ) `
 z ) )  =  ( ( A  .h  ( x  .h  ( T `  y
) ) )  +h  ( A  .h  ( T `  z )
) ) )
3433anandis 803 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( ( x  e.  CC  /\  y  e. 
~H )  /\  z  e.  ~H ) )  -> 
( ( x  .h  ( ( A  .op  T ) `  y ) )  +h  ( ( A  .op  T ) `
 z ) )  =  ( ( A  .h  ( x  .h  ( T `  y
) ) )  +h  ( A  .h  ( T `  z )
) ) )
3518, 22, 343eqtr4rd 2409 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( ( x  e.  CC  /\  y  e. 
~H )  /\  z  e.  ~H ) )  -> 
( ( x  .h  ( ( A  .op  T ) `  y ) )  +h  ( ( A  .op  T ) `
 z ) )  =  ( A  .h  ( T `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) ) ) )
3610, 35eqtr4d 2401 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  CC  /\  ( ( x  e.  CC  /\  y  e. 
~H )  /\  z  e.  ~H ) )  -> 
( ( A  .op  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( ( A 
.op  T ) `  y ) )  +h  ( ( A  .op  T ) `  z ) ) )
3736exp32 588 . . . 4  |-  ( A  e.  CC  ->  (
( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  ->  ( z  e.  ~H  ->  ( ( A  .op  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( ( A 
.op  T ) `  y ) )  +h  ( ( A  .op  T ) `  z ) ) ) ) )
3837ralrimdv 2717 . . 3  |-  ( A  e.  CC  ->  (
( x  e.  CC  /\  y  e.  ~H )  ->  A. z  e.  ~H  ( ( A  .op  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( ( A 
.op  T ) `  y ) )  +h  ( ( A  .op  T ) `  z ) ) ) )
3938ralrimivv 2719 . 2  |-  ( A  e.  CC  ->  A. x  e.  CC  A. y  e. 
~H  A. z  e.  ~H  ( ( A  .op  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z ) )  =  ( ( x  .h  ( ( A 
.op  T ) `  y ) )  +h  ( ( A  .op  T ) `  z ) ) )
40 ellnop 22751 . 2  |-  ( ( A  .op  T )  e.  LinOp 
<->  ( ( A  .op  T ) : ~H --> ~H  /\  A. x  e.  CC  A. y  e.  ~H  A. z  e.  ~H  ( ( A 
.op  T ) `  ( ( x  .h  y )  +h  z
) )  =  ( ( x  .h  (
( A  .op  T
) `  y )
)  +h  ( ( A  .op  T ) `
 z ) ) ) )
414, 39, 40sylanbrc 645 1  |-  ( A  e.  CC  ->  ( A  .op  T )  e. 
LinOp )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1647    e. wcel 1715   A.wral 2628   -->wf 5354   ` cfv 5358  (class class class)co 5981   CCcc 8882   ~Hchil 21812    +h cva 21813    .h csm 21814    .op chot 21832   LinOpclo 21840
This theorem is referenced by:  lnophdi  22895  bdophmi  22925
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1551  ax-5 1562  ax-17 1621  ax-9 1659  ax-8 1680  ax-13 1717  ax-14 1719  ax-6 1734  ax-7 1739  ax-11 1751  ax-12 1937  ax-ext 2347  ax-rep 4233  ax-sep 4243  ax-nul 4251  ax-pow 4290  ax-pr 4316  ax-un 4615  ax-mulcom 8948  ax-hilex 21892  ax-hfvadd 21893  ax-hfvmul 21898  ax-hvmulass 21900  ax-hvdistr1 21901
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 937  df-tru 1324  df-ex 1547  df-nf 1550  df-sb 1654  df-eu 2221  df-mo 2222  df-clab 2353  df-cleq 2359  df-clel 2362  df-nfc 2491  df-ne 2531  df-ral 2633  df-rex 2634  df-reu 2635  df-rab 2637  df-v 2875  df-sbc 3078  df-csb 3168  df-dif 3241  df-un 3243  df-in 3245  df-ss 3252  df-nul 3544  df-if 3655  df-pw 3716  df-sn 3735  df-pr 3736  df-op 3738  df-uni 3930  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4180  df-mpt 4181  df-id 4412  df-xp 4798  df-rel 4799  df-cnv 4800  df-co 4801  df-dm 4802  df-rn 4803  df-res 4804  df-ima 4805  df-iota 5322  df-fun 5360  df-fn 5361  df-f 5362  df-f1 5363  df-fo 5364  df-f1o 5365  df-fv 5366  df-ov 5984  df-oprab 5985  df-mpt2 5986  df-map 6917  df-homul 22624  df-lnop 22734
  Copyright terms: Public domain W3C validator