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Theorem eigorth 9758
Description: A necessary and sufficient condition (that holds when T is a Hermitian operator) for two eigenvectors A and B to be orthogonal. Generalization of Equation 1.31 of [Hughes] p. 49.
Hypotheses
Ref Expression
eigorth.1 A
eigorth.2 B
eigorth.3 C
eigorth.4 D
Assertion
Ref Expression
eigorth ((((TA) = (C ·h A) (TB) = (D ·h B)) ¬ C = (D)) → ((A ·ih (TB)) = ((TA) ·ih B) ↔ (A ·ih B) = 0))

Proof of Theorem eigorth
StepHypRef Expression
1 opreq2 3975 . . . 4 ((TB) = (D ·h B) → (A ·ih (TB)) = (A ·ih (D ·h B)))
2 eigorth.4 . . . . 5 D
3 eigorth.1 . . . . 5 A
4 eigorth.2 . . . . 5 B
5 his5t 8948 . . . . 5 ((D A B ) → (A ·ih (D ·h B)) = ((D) · (A ·ih B)))
62, 3, 4, 5mp3an 918 . . . 4 (A ·ih (D ·h B)) = ((D) · (A ·ih B))
71, 6syl6eq 1526 . . 3 ((TB) = (D ·h B) → (A ·ih (TB)) = ((D) · (A ·ih B)))
8 opreq1 3974 . . . 4 ((TA) = (C ·h A) → ((TA) ·ih B) = ((C ·h A) ·ih B))
9 eigorth.3 . . . . 5 C
10 ax-his3 8946 . . . . 5 ((C A B ) → ((C ·h A) ·ih B) = (C · (A ·ih B)))
119, 3, 4, 10mp3an 918 . . . 4 ((C ·h A) ·ih B) = (C · (A ·ih B))
128, 11syl6eq 1526 . . 3 ((TA) = (C ·h A) → ((TA) ·ih B) = (C · (A ·ih B)))
137, 12eqeqan12rd 1494 . 2 (((TA) = (C ·h A) (TB) = (D ·h B)) → ((A ·ih (TB)) = ((TA) ·ih B) ↔ ((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B))))
142cjcl 6768 . . . . . . . 8 (D)
153, 4hicl 8943 . . . . . . . 8 (A ·ih B)
16 mulcan2tOLD 5705 . . . . . . . . . 10 ((((D) C (A ·ih B) ) (A ·ih B) ≠ 0) → (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) ↔ (D) = C))
17 df-ne 1590 . . . . . . . . . 10 ((A ·ih B) ≠ 0 ↔ ¬ (A ·ih B) = 0)
1816, 17sylan2br 455 . . . . . . . . 9 ((((D) C (A ·ih B) ) ¬ (A ·ih B) = 0) → (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) ↔ (D) = C))
1918ex 373 . . . . . . . 8 (((D) C (A ·ih B) ) → (¬ (A ·ih B) = 0 → (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) ↔ (D) = C)))
2014, 9, 15, 19mp3an 918 . . . . . . 7 (¬ (A ·ih B) = 0 → (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) ↔ (D) = C))
21 eqcom 1480 . . . . . . 7 ((D) = CC = (D))
2220, 21syl6bb 538 . . . . . 6 (¬ (A ·ih B) = 0 → (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) ↔ C = (D)))
2322biimpcd 155 . . . . 5 (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) → (¬ (A ·ih B) = 0 → C = (D)))
2423con1d 93 . . . 4 (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) → (¬ C = (D) → (A ·ih B) = 0))
2524com12 11 . . 3 C = (D) → (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) → (A ·ih B) = 0))
26 opreq2 3975 . . . 4 ((A ·ih B) = 0 → ((D) · (A ·ih B)) = ((D) · 0))
27 opreq2 3975 . . . . 5 ((A ·ih B) = 0 → (C · (A ·ih B)) = (C · 0))
289mul01 5443 . . . . . 6 (C · 0) = 0
2914mul01 5443 . . . . . 6 ((D) · 0) = 0
3028, 29eqtr4 1501 . . . . 5 (C · 0) = ((D) · 0)
3127, 30syl6eq 1526 . . . 4 ((A ·ih B) = 0 → (C · (A ·ih B)) = ((D) · 0))
3226, 31eqtr4d 1513 . . 3 ((A ·ih B) = 0 → ((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)))
3325, 32impbid1 519 . 2 C = (D) → (((D) · (A ·ih B)) = (C · (A ·ih B)) ↔ (A ·ih B) = 0))
3413, 33sylan9bb 542 1 ((((TA) = (C ·h A) (TB) = (D ·h B)) ¬ C = (D)) → ((A ·ih (TB)) = ((TA) ·ih B) ↔ (A ·ih B) = 0))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 2   → wi 3   ↔ wb 146   wa 223   w3a 777   = wceq 958   wcel 960   ≠ wne 1588   ‘cfv 3188  (class class class)co 3969  cc 5244  0cc0 5246   · cmul 5251  ccj 6750   chil 8783   ·h csm 8785   ·ih csp 8788
This theorem is referenced by:  eigortht 9759
This theorem was proved from axioms:  ax-1 4  ax-2 5  ax-3 6  ax-mp 7  ax-7 964  ax-gen 965  ax-8 966  ax-9 967  ax-10 968  ax-11 969  ax-12 970  ax-13 971  ax-14 972  ax-17 973  ax-4 975  ax-5o 977  ax-6o 980  ax-9o 1125  ax-10o 1142  ax-16 1212  ax-11o 1220  ax-ext 1462  ax-rep 2698  ax-sep 2708  ax-nul 2715  ax-pow 2748  ax-pr 2785  ax-un 2872  ax-inf2 4634  ax-hfvmul 8870  ax-hfi 8941  ax-his1 8944  ax-his3 8946
This theorem depends on definitions:  df-bi 147  df-or 224  df-an 225  df-3or 778  df-3an 779  df-ex 983  df-sb 1174  df-eu 1384  df-mo 1385  df-clab 1467  df-cleq 1472  df-clel 1475  df-ne 1590  df-nel 1591  df-ral 1652  df-rex 1653  df-reu 1654  df-rab 1655  df-v 1815  df-sbc 1945  df-csb 2005  df-dif 2052  df-un 2053  df-in 2054  df-ss 2056  df-pss 2058  df-nul 2284  df-if 2366  df-pw 2406  df-sn 2416  df-pr 2417  df-tp 2419  df-op 2420  df-uni 2508  df-int 2538  df-iun 2572  df-br 2625  df-opab 2672  df-tr 2686  df-eprel 2838  df-id 2841  df-po 2846  df-so 2856  df-fr 2923  df-we 2940  df-ord 2957  df-on 2958  df-lim 2959  df-suc 2960  df-om 3138  df-xp 3190  df-rel 3191  df-cnv 3192  df-co 3193  df-dm 3194  df-rn 3195  df-res 3196  df-ima 3197  df-fun 3198  df-fn 3199  df-f 3200  df-f1 3201  df-fo 3202  df-f1o 3203  df-fv 3204  df-rdg 3938  df-opr 3971  df-oprab 3972  df-1st 4085  df-2nd 4086  df-1o 4139  df-oadd 4141  df-omul 4142  df-er 4267  df-ec 4269  df-qs 4272  df-en 4374  df-dom 4375  df-sdom 4376  df-ni 5012  df-pli 5013  df-mi 5014  df-lti 5015  df-plpq 5047  df-mpq 5048  df-enq 5049  df-nq 5050  df-plq 5051  df-mq 5052  df-rq 5053  df-ltq 5054  df-1q 5055  df-np 5098  df-1p 5099  df-plp 5100  df-mp 5101  df-ltp 5102  df-plpr 5176  df-mpr 5177  df-enr 5178  df-nr 5179  df-plr 5180  df-mr 5181  df-ltr 5182  df-0r 5183  df-1r 5184  df-m1r 5185  df-c 5252  df-0 5253  df-1 5254  df-i 5255  df-r 5256  df-plus 5257  df-mul 5258  df-lt 5259  df-sub 5368  df-neg 5370  df-pnf 5499  df-mnf 5500  df-xr 5501  df-ltxr 5502  df-le 5503  df-div 5715  df-re 6752  df-im 6753  df-cj 6754
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