HSE Home Hilbert Space Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  eigre Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem eigre 27912
Description: A necessary and sufficient condition (that holds when 𝑇 is a Hermitian operator) for an eigenvalue 𝐵 to be real. Generalization of Equation 1.30 of [Hughes] p. 49. (Contributed by NM, 19-Mar-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
eigre (((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))

Proof of Theorem eigre
StepHypRef Expression
1 fveq2 6088 . . . . . 6 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (𝑇𝐴) = (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)))
2 oveq2 6535 . . . . . 6 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (𝐵 · 𝐴) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)))
31, 2eqeq12d 2624 . . . . 5 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ↔ (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))))
4 neeq1 2843 . . . . 5 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (𝐴 ≠ 0 ↔ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0))
53, 4anbi12d 742 . . . 4 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) ↔ ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0)))
6 id 22 . . . . . . 7 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → 𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))
76, 1oveq12d 6545 . . . . . 6 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = (if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))))
81, 6oveq12d 6545 . . . . . 6 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)))
97, 8eqeq12d 2624 . . . . 5 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ (if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))))
109bibi1d 331 . . . 4 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ 𝐵 ∈ ℝ)))
115, 10imbi12d 332 . . 3 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → ((((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ)) ↔ (((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) → ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))))
12 oveq1 6534 . . . . . 6 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)))
1312eqeq2d 2619 . . . . 5 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))))
1413anbi1d 736 . . . 4 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → (((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) ↔ ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0)))
15 eleq1 2675 . . . . 5 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → (𝐵 ∈ ℝ ↔ if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℝ))
1615bibi2d 330 . . . 4 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → (((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℝ)))
1714, 16imbi12d 332 . . 3 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → ((((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) → ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ 𝐵 ∈ ℝ)) ↔ (((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) → ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℝ))))
18 ifhvhv0 27097 . . . 4 if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ∈ ℋ
19 0cn 9889 . . . . 5 0 ∈ ℂ
2019elimel 4099 . . . 4 if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℂ
2118, 20eigrei 27911 . . 3 (((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) → ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℝ))
2211, 17, 21dedth2h 4089 . 2 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ)))
2322imp 443 1 (((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 194  wa 382   = wceq 1474  wcel 1976  wne 2779  ifcif 4035  cfv 5790  (class class class)co 6527  cc 9791  cr 9792  0cc0 9793  chil 26994   · csm 26996   ·ih csp 26997  0c0v 26999
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-8 1978  ax-9 1985  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2033  ax-13 2233  ax-ext 2589  ax-sep 4703  ax-nul 4712  ax-pow 4764  ax-pr 4828  ax-un 6825  ax-resscn 9850  ax-1cn 9851  ax-icn 9852  ax-addcl 9853  ax-addrcl 9854  ax-mulcl 9855  ax-mulrcl 9856  ax-mulcom 9857  ax-addass 9858  ax-mulass 9859  ax-distr 9860  ax-i2m1 9861  ax-1ne0 9862  ax-1rid 9863  ax-rnegex 9864  ax-rrecex 9865  ax-cnre 9866  ax-pre-lttri 9867  ax-pre-lttrn 9868  ax-pre-ltadd 9869  ax-pre-mulgt0 9870  ax-hv0cl 27078  ax-hfvmul 27080  ax-hfi 27154  ax-his1 27157  ax-his3 27159  ax-his4 27160
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1867  df-eu 2461  df-mo 2462  df-clab 2596  df-cleq 2602  df-clel 2605  df-nfc 2739  df-ne 2781  df-nel 2782  df-ral 2900  df-rex 2901  df-reu 2902  df-rmo 2903  df-rab 2904  df-v 3174  df-sbc 3402  df-csb 3499  df-dif 3542  df-un 3544  df-in 3546  df-ss 3553  df-nul 3874  df-if 4036  df-pw 4109  df-sn 4125  df-pr 4127  df-op 4131  df-uni 4367  df-iun 4451  df-br 4578  df-opab 4638  df-mpt 4639  df-id 4943  df-po 4949  df-so 4950  df-xp 5034  df-rel 5035  df-cnv 5036  df-co 5037  df-dm 5038  df-rn 5039  df-res 5040  df-ima 5041  df-iota 5754  df-fun 5792  df-fn 5793  df-f 5794  df-f1 5795  df-fo 5796  df-f1o 5797  df-fv 5798  df-riota 6489  df-ov 6530  df-oprab 6531  df-mpt2 6532  df-er 7607  df-en 7820  df-dom 7821  df-sdom 7822  df-pnf 9933  df-mnf 9934  df-xr 9935  df-ltxr 9936  df-le 9937  df-sub 10120  df-neg 10121  df-div 10537  df-2 10929  df-cj 13636  df-re 13637  df-im 13638
This theorem is referenced by:  eighmre  28040
  Copyright terms: Public domain W3C validator