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

Theorem adjbdln 32372
Description: The adjoint of a bounded linear operator is a bounded linear operator. (Contributed by NM, 19-Feb-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
adjbdln (𝑇 ∈ BndLinOp → (adj𝑇) ∈ BndLinOp)

Proof of Theorem adjbdln
Dummy variables 𝑡 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 bdopadj 32371 . . . 4 (𝑇 ∈ BndLinOp → 𝑇 ∈ dom adj)
2 adjval 32179 . . . 4 (𝑇 ∈ dom adj → (adj𝑇) = (𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)))
31, 2syl 18 . . 3 (𝑇 ∈ BndLinOp → (adj𝑇) = (𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)))
4 cnlnadj 32368 . . . . . 6 (𝑇 ∈ (LinOp ∩ ContOp) → ∃𝑡 ∈ (LinOp ∩ ContOp)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦) = (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)))
5 lncnopbd 32326 . . . . . 6 (𝑇 ∈ (LinOp ∩ ContOp) ↔ 𝑇 ∈ BndLinOp)
6 lncnbd 32327 . . . . . . 7 (LinOp ∩ ContOp) = BndLinOp
76rexeqi 3328 . . . . . 6 (∃𝑡 ∈ (LinOp ∩ ContOp)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦) = (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)) ↔ ∃𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦) = (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)))
84, 5, 73imtr3i 294 . . . . 5 (𝑇 ∈ BndLinOp → ∃𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦) = (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)))
9 bdopf 32151 . . . . . . . 8 (𝑇 ∈ BndLinOp → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
10 bdopf 32151 . . . . . . . 8 (𝑡 ∈ BndLinOp → 𝑡: ℋ⟶ ℋ)
11 adjsym 32122 . . . . . . . 8 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑡: ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) ↔ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)) = ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦)))
129, 10, 11syl2an 607 . . . . . . 7 ((𝑇 ∈ BndLinOp ∧ 𝑡 ∈ BndLinOp) → (∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) ↔ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)) = ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦)))
13 eqcom 2776 . . . . . . . 8 (((𝑇𝑥) ·ih 𝑦) = (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)) ↔ (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)) = ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦))
14132ralbii 3146 . . . . . . 7 (∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦) = (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)) ↔ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑡𝑦)) = ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦))
1512, 14bitr4di 292 . . . . . 6 ((𝑇 ∈ BndLinOp ∧ 𝑡 ∈ BndLinOp) → (∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) ↔ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦) = (𝑥 ·ih (𝑡𝑦))))
1615rexbidva 3193 . . . . 5 (𝑇 ∈ BndLinOp → (∃𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) ↔ ∃𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦) = (𝑥 ·ih (𝑡𝑦))))
178, 16mpbird 260 . . . 4 (𝑇 ∈ BndLinOp → ∃𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦))
18 adjeu 32178 . . . . . 6 (𝑇: ℋ⟶ ℋ → (𝑇 ∈ dom adj ↔ ∃!𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)))
199, 18syl 18 . . . . 5 (𝑇 ∈ BndLinOp → (𝑇 ∈ dom adj ↔ ∃!𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)))
201, 19mpbid 235 . . . 4 (𝑇 ∈ BndLinOp → ∃!𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦))
21 ax-hilex 31288 . . . . . . . 8 ℋ ∈ V
2221, 21elmap 8865 . . . . . . 7 (𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ) ↔ 𝑡: ℋ⟶ ℋ)
2310, 22sylibr 237 . . . . . 6 (𝑡 ∈ BndLinOp → 𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ))
2423ssriv 3949 . . . . 5 BndLinOp ⊆ ( ℋ ↑m ℋ)
25 id 23 . . . . . 6 (∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) → ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦))
2625rgenw 3089 . . . . 5 𝑡 ∈ BndLinOp (∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) → ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦))
27 riotass2 7395 . . . . 5 (((BndLinOp ⊆ ( ℋ ↑m ℋ) ∧ ∀𝑡 ∈ BndLinOp (∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) → ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦))) ∧ (∃𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) ∧ ∃!𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦))) → (𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)) = (𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)))
2824, 26, 27mpanl12 714 . . . 4 ((∃𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) ∧ ∃!𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)) → (𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)) = (𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)))
2917, 20, 28syl2anc 595 . . 3 (𝑇 ∈ BndLinOp → (𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)) = (𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)))
303, 29eqtr4d 2807 . 2 (𝑇 ∈ BndLinOp → (adj𝑇) = (𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)))
3124a1i 11 . . . 4 (𝑇 ∈ BndLinOp → BndLinOp ⊆ ( ℋ ↑m ℋ))
32 reuss 4288 . . . 4 ((BndLinOp ⊆ ( ℋ ↑m ℋ) ∧ ∃𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) ∧ ∃!𝑡 ∈ ( ℋ ↑m ℋ)∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)) → ∃!𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦))
3331, 17, 20, 32syl3anc 1396 . . 3 (𝑇 ∈ BndLinOp → ∃!𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦))
34 riotacl 7382 . . 3 (∃!𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦) → (𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)) ∈ BndLinOp)
3533, 34syl 18 . 2 (𝑇 ∈ BndLinOp → (𝑡 ∈ BndLinOp ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑡𝑥) ·ih 𝑦)) ∈ BndLinOp)
3630, 35eqeltrd 2869 1 (𝑇 ∈ BndLinOp → (adj𝑇) ∈ BndLinOp)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1567  wcel 2149  wral 3085  wrex 3095  ∃!wreu 3374  cin 3912  wss 3913  dom cdm 5659  wf 6530  cfv 6534  crio 7364  (class class class)co 7408  m cmap 8820  chba 31208   ·ih csp 31211  ContOpccop 31235  LinOpclo 31236  BndLinOpcbo 31237  adjcado 31244
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5268  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7730  ax-inf2 9606  ax-cc 10415  ax-cnex 11152  ax-resscn 11153  ax-1cn 11154  ax-icn 11155  ax-addcl 11156  ax-addrcl 11157  ax-mulcl 11158  ax-mulrcl 11159  ax-mulcom 11160  ax-addass 11161  ax-mulass 11162  ax-distr 11163  ax-i2m1 11164  ax-1ne0 11165  ax-1rid 11166  ax-rnegex 11167  ax-rrecex 11168  ax-cnre 11169  ax-pre-lttri 11170  ax-pre-lttrn 11171  ax-pre-ltadd 11172  ax-pre-mulgt0 11173  ax-pre-sup 11174  ax-addf 11175  ax-mulf 11176  ax-hilex 31288  ax-hfvadd 31289  ax-hvcom 31290  ax-hvass 31291  ax-hv0cl 31292  ax-hvaddid 31293  ax-hfvmul 31294  ax-hvmulid 31295  ax-hvmulass 31296  ax-hvdistr1 31297  ax-hvdistr2 31298  ax-hvmul0 31299  ax-hfi 31368  ax-his1 31371  ax-his2 31372  ax-his3 31373  ax-his4 31374  ax-hcompl 31491
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-iin 4960  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6300  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6490  df-fun 6536  df-fn 6537  df-f 6538  df-f1 6539  df-fo 6540  df-f1o 6541  df-fv 6542  df-isom 6543  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-of 7672  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-supp 8153  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-oadd 8453  df-omul 8454  df-er 8690  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9318  df-fi 9367  df-sup 9398  df-inf 9399  df-oi 9468  df-card 9921  df-acn 9924  df-pnf 11241  df-mnf 11242  df-xr 11243  df-ltxr 11244  df-le 11245  df-sub 11439  df-neg 11440  df-div 11868  df-nn 12230  df-2 12299  df-3 12300  df-4 12301  df-5 12302  df-6 12303  df-7 12304  df-8 12305  df-9 12306  df-n0 12501  df-z 12588  df-dec 12708  df-uz 12859  df-q 12969  df-rp 13013  df-xneg 13133  df-xadd 13134  df-xmul 13135  df-ioo 13372  df-ico 13374  df-icc 13375  df-fz 13532  df-fzo 13679  df-fl 13821  df-seq 14034  df-exp 14094  df-hash 14363  df-cj 15146  df-re 15147  df-im 15148  df-sqrt 15282  df-abs 15283  df-clim 15535  df-rlim 15536  df-sum 15734  df-struct 17203  df-sets 17220  df-slot 17238  df-ndx 17250  df-base 17266  df-ress 17287  df-plusg 17319  df-mulr 17320  df-starv 17321  df-sca 17322  df-vsca 17323  df-ip 17324  df-tset 17325  df-ple 17326  df-ds 17328  df-unif 17329  df-hom 17330  df-cco 17331  df-rest 17471  df-topn 17472  df-0g 17490  df-gsum 17491  df-topgen 17492  df-pt 17493  df-prds 17496  df-xrs 17552  df-qtop 17557  df-imas 17558  df-xps 17560  df-mre 17634  df-mrc 17635  df-acs 17637  df-mgm 18694  df-sgrp 18773  df-mnd 18789  df-submnd 18838  df-mulg 19130  df-cntz 19383  df-cmn 19848  df-psmet 21479  df-xmet 21480  df-met 21481  df-bl 21482  df-mopn 21483  df-fbas 21484  df-fg 21485  df-cnfld 21488  df-top 23016  df-topon 23033  df-topsp 23055  df-bases 23068  df-cld 23141  df-ntr 23142  df-cls 23143  df-nei 23220  df-cn 23349  df-cnp 23350  df-lm 23351  df-t1 23436  df-haus 23437  df-tx 23684  df-hmeo 23877  df-fil 23968  df-fm 24060  df-flim 24061  df-flf 24062  df-xms 24442  df-ms 24443  df-tms 24444  df-cfil 25379  df-cau 25380  df-cmet 25381  df-grpo 30782  df-gid 30783  df-ginv 30784  df-gdiv 30785  df-ablo 30834  df-vc 30848  df-nv 30881  df-va 30884  df-ba 30885  df-sm 30886  df-0v 30887  df-vs 30888  df-nmcv 30889  df-ims 30890  df-dip 30990  df-ssp 31011  df-ph 31102  df-cbn 31152  df-hnorm 31257  df-hba 31258  df-hvsub 31260  df-hlim 31261  df-hcau 31262  df-sh 31496  df-ch 31510  df-oc 31541  df-ch0 31542  df-shs 31597  df-pjh 31684  df-h0op 32037  df-nmop 32128  df-cnop 32129  df-lnop 32130  df-bdop 32131  df-unop 32132  df-hmop 32133  df-nmfn 32134  df-nlfn 32135  df-cnfn 32136  df-lnfn 32137  df-adjh 32138
This theorem is referenced by:  adjbdlnb  32373  adjbd1o  32374  nmopadjlem  32378  nmopadji  32379  adjcoi  32389  nmopcoadj2i  32391  nmopcoadj0i  32392
  Copyright terms: Public domain W3C validator