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

Theorem lnopunii 22553
Description: If a linear operator (whose range is  ~H) is idempotent in the norm, the operator is unitary. Similar to theorem in [AkhiezerGlazman] p. 73. (Contributed by NM, 23-Jan-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
lnopuni.1  |-  T  e. 
LinOp
lnopuni.2  |-  T : ~H -onto-> ~H
lnopuni.3  |-  A. x  e.  ~H  ( normh `  ( T `  x )
)  =  ( normh `  x )
Assertion
Ref Expression
lnopunii  |-  T  e. 
UniOp
Distinct variable group:    x, T

Proof of Theorem lnopunii
StepHypRef Expression
1 lnopuni.2 . 2  |-  T : ~H -onto-> ~H
2 fveq2 5458 . . . . . 6  |-  ( x  =  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  ->  ( T `  x )  =  ( T `  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )
) )
32oveq1d 5807 . . . . 5  |-  ( x  =  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  ->  (
( T `  x
)  .ih  ( T `  y ) )  =  ( ( T `  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )
)  .ih  ( T `  y ) ) )
4 oveq1 5799 . . . . 5  |-  ( x  =  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  ->  (
x  .ih  y )  =  ( if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  .ih  y ) )
53, 4eqeq12d 2272 . . . 4  |-  ( x  =  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  ->  (
( ( T `  x )  .ih  ( T `  y )
)  =  ( x 
.ih  y )  <->  ( ( T `  if (
x  e.  ~H ,  x ,  0h )
)  .ih  ( T `  y ) )  =  ( if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  .ih  y
) ) )
6 fveq2 5458 . . . . . 6  |-  ( y  =  if ( y  e.  ~H ,  y ,  0h )  -> 
( T `  y
)  =  ( T `
 if ( y  e.  ~H ,  y ,  0h ) ) )
76oveq2d 5808 . . . . 5  |-  ( y  =  if ( y  e.  ~H ,  y ,  0h )  -> 
( ( T `  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )
)  .ih  ( T `  y ) )  =  ( ( T `  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )
)  .ih  ( T `  if ( y  e. 
~H ,  y ,  0h ) ) ) )
8 oveq2 5800 . . . . 5  |-  ( y  =  if ( y  e.  ~H ,  y ,  0h )  -> 
( if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  .ih  y
)  =  ( if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  .ih  if ( y  e. 
~H ,  y ,  0h ) ) )
97, 8eqeq12d 2272 . . . 4  |-  ( y  =  if ( y  e.  ~H ,  y ,  0h )  -> 
( ( ( T `
 if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h ) )  .ih  ( T `  y ) )  =  ( if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  .ih  y )  <->  ( ( T `  if (
x  e.  ~H ,  x ,  0h )
)  .ih  ( T `  if ( y  e. 
~H ,  y ,  0h ) ) )  =  ( if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  .ih  if ( y  e. 
~H ,  y ,  0h ) ) ) )
10 lnopuni.1 . . . . 5  |-  T  e. 
LinOp
11 lnopuni.3 . . . . 5  |-  A. x  e.  ~H  ( normh `  ( T `  x )
)  =  ( normh `  x )
12 ax-hv0cl 21544 . . . . . 6  |-  0h  e.  ~H
1312elimel 3591 . . . . 5  |-  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  e.  ~H
1412elimel 3591 . . . . 5  |-  if ( y  e.  ~H , 
y ,  0h )  e.  ~H
1510, 11, 13, 14lnopunilem2 22552 . . . 4  |-  ( ( T `  if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )
)  .ih  ( T `  if ( y  e. 
~H ,  y ,  0h ) ) )  =  ( if ( x  e.  ~H ,  x ,  0h )  .ih  if ( y  e. 
~H ,  y ,  0h ) )
165, 9, 15dedth2h 3581 . . 3  |-  ( ( x  e.  ~H  /\  y  e.  ~H )  ->  ( ( T `  x )  .ih  ( T `  y )
)  =  ( x 
.ih  y ) )
1716rgen2a 2584 . 2  |-  A. x  e.  ~H  A. y  e. 
~H  ( ( T `
 x )  .ih  ( T `  y ) )  =  ( x 
.ih  y )
18 elunop 22413 . 2  |-  ( T  e.  UniOp 
<->  ( T : ~H -onto-> ~H  /\  A. x  e. 
~H  A. y  e.  ~H  ( ( T `  x )  .ih  ( T `  y )
)  =  ( x 
.ih  y ) ) )
191, 17, 18mpbir2an 891 1  |-  T  e. 
UniOp
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    = wceq 1619    e. wcel 1621   A.wral 2518   ifcif 3539   -onto->wfo 4671   ` cfv 4673  (class class class)co 5792   ~Hchil 21460    .ih csp 21463   normhcno 21464   0hc0v 21465   LinOpclo 21488   UniOpcuo 21490
This theorem is referenced by:  elunop2  22554
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-5 1533  ax-6 1534  ax-7 1535  ax-gen 1536  ax-8 1623  ax-11 1624  ax-13 1625  ax-14 1626  ax-17 1628  ax-12o 1664  ax-10 1678  ax-9 1684  ax-4 1692  ax-16 1927  ax-ext 2239  ax-rep 4105  ax-sep 4115  ax-nul 4123  ax-pow 4160  ax-pr 4186  ax-un 4484  ax-cnex 8761  ax-resscn 8762  ax-1cn 8763  ax-icn 8764  ax-addcl 8765  ax-addrcl 8766  ax-mulcl 8767  ax-mulrcl 8768  ax-mulcom 8769  ax-addass 8770  ax-mulass 8771  ax-distr 8772  ax-i2m1 8773  ax-1ne0 8774  ax-1rid 8775  ax-rnegex 8776  ax-rrecex 8777  ax-cnre 8778  ax-pre-lttri 8779  ax-pre-lttrn 8780  ax-pre-ltadd 8781  ax-pre-mulgt0 8782  ax-pre-sup 8783  ax-hilex 21540  ax-hfvadd 21541  ax-hv0cl 21544  ax-hfvmul 21546  ax-hvmul0 21551  ax-hfi 21619  ax-his1 21622  ax-his2 21623  ax-his3 21624  ax-his4 21625
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 940  df-3an 941  df-tru 1315  df-ex 1538  df-nf 1540  df-sb 1884  df-eu 2122  df-mo 2123  df-clab 2245  df-cleq 2251  df-clel 2254  df-nfc 2383  df-ne 2423  df-nel 2424  df-ral 2523  df-rex 2524  df-reu 2525  df-rmo 2526  df-rab 2527  df-v 2765  df-sbc 2967  df-csb 3057  df-dif 3130  df-un 3132  df-in 3134  df-ss 3141  df-pss 3143  df-nul 3431  df-if 3540  df-pw 3601  df-sn 3620  df-pr 3621  df-tp 3622  df-op 3623  df-uni 3802  df-iun 3881  df-br 3998  df-opab 4052  df-mpt 4053  df-tr 4088  df-eprel 4277  df-id 4281  df-po 4286  df-so 4287  df-fr 4324  df-we 4326  df-ord 4367  df-on 4368  df-lim 4369  df-suc 4370  df-om 4629  df-xp 4675  df-rel 4676  df-cnv 4677  df-co 4678  df-dm 4679  df-rn 4680  df-res 4681  df-ima 4682  df-fun 4683  df-fn 4684  df-f 4685  df-f1 4686  df-fo 4687  df-f1o 4688  df-fv 4689  df-ov 5795  df-oprab 5796  df-mpt2 5797  df-2nd 6057  df-iota 6225  df-riota 6272  df-recs 6356  df-rdg 6391  df-er 6628  df-map 6742  df-en 6832  df-dom 6833  df-sdom 6834  df-sup 7162  df-pnf 8837  df-mnf 8838  df-xr 8839  df-ltxr 8840  df-le 8841  df-sub 9007  df-neg 9008  df-div 9392  df-n 9715  df-2 9772  df-3 9773  df-n0 9934  df-z 9993  df-uz 10199  df-rp 10323  df-seq 11014  df-exp 11072  df-cj 11550  df-re 11551  df-im 11552  df-sqr 11686  df-hnorm 21509  df-lnop 22382  df-unop 22384
  Copyright terms: Public domain W3C validator