Theorem cnvunop 30181

Description: The inverse (converse) of a unitary operator in Hilbert space is unitary. Theorem in [AkhiezerGlazman] p. 72. (Contributed by NM, 22-Jan-2006.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
cnvunop	⊢ (𝑇 ∈ UniOp → ◡𝑇 ∈ UniOp)

Proof of Theorem cnvunop

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		unopf1o 30179	. . 3 ⊢ (𝑇 ∈ UniOp → 𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ)
2		f1ocnv 6712	. . . 4 ⊢ (𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ → ◡𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ)
3		f1ofo 6707	. . . 4 ⊢ (◡𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ → ◡𝑇: ℋ–onto→ ℋ)
4	2, 3	syl 17	. . 3 ⊢ (𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ → ◡𝑇: ℋ–onto→ ℋ)
5	1, 4	syl 17	. 2 ⊢ (𝑇 ∈ UniOp → ◡𝑇: ℋ–onto→ ℋ)
6		simpl 482	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → 𝑇 ∈ UniOp)
7		fof 6672	. . . . . . . 8 ⊢ (◡𝑇: ℋ–onto→ ℋ → ◡𝑇: ℋ⟶ ℋ)
8	5, 7	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝑇 ∈ UniOp → ◡𝑇: ℋ⟶ ℋ)
9	8	ffvelrnda 6943	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (◡𝑇‘𝑥) ∈ ℋ)
10	9	adantrr 713	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (◡𝑇‘𝑥) ∈ ℋ)
11	8	ffvelrnda 6943	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (◡𝑇‘𝑦) ∈ ℋ)
12	11	adantrl 712	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (◡𝑇‘𝑦) ∈ ℋ)
13		unop 30178	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (◡𝑇‘𝑥) ∈ ℋ ∧ (◡𝑇‘𝑦) ∈ ℋ) → ((𝑇‘(◡𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑇‘(◡𝑇‘𝑦))) = ((◡𝑇‘𝑥) ·ih (◡𝑇‘𝑦)))
14	6, 10, 12, 13	syl3anc 1369	. . . 4 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘(◡𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑇‘(◡𝑇‘𝑦))) = ((◡𝑇‘𝑥) ·ih (◡𝑇‘𝑦)))
15		f1ocnvfv2 7130	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇‘(◡𝑇‘𝑥)) = 𝑥)
16	15	adantrr 713	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑇‘(◡𝑇‘𝑥)) = 𝑥)
17		f1ocnvfv2 7130	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑇‘(◡𝑇‘𝑦)) = 𝑦)
18	17	adantrl 712	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑇‘(◡𝑇‘𝑦)) = 𝑦)
19	16, 18	oveq12d 7273	. . . . 5 ⊢ ((𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘(◡𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑇‘(◡𝑇‘𝑦))) = (𝑥 ·ih 𝑦))
20	1, 19	sylan 579	. . . 4 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘(◡𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑇‘(◡𝑇‘𝑦))) = (𝑥 ·ih 𝑦))
21	14, 20	eqtr3d 2780	. . 3 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((◡𝑇‘𝑥) ·ih (◡𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
22	21	ralrimivva 3114	. 2 ⊢ (𝑇 ∈ UniOp → ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((◡𝑇‘𝑥) ·ih (◡𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
23		elunop 30135	. 2 ⊢ (◡𝑇 ∈ UniOp ↔ (◡𝑇: ℋ–onto→ ℋ ∧ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ ((◡𝑇‘𝑥) ·ih (◡𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦)))
24	5, 22, 23	sylanbrc 582	1 ⊢ (𝑇 ∈ UniOp → ◡𝑇 ∈ UniOp)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1539   ∈ wcel 2108  ∀wral 3063  ^◡ccnv 5579  ⟶wf 6414  –onto→wfo 6416  –1-1-onto→wf1o 6417  ‘cfv 6418  (class class class)co 7255   ℋchba 29182   ·_ih csp 29185  UniOpcuo 29212

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-rep 5205  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879  ax-hilex 29262  ax-hfvadd 29263  ax-hvcom 29264  ax-hvass 29265  ax-hv0cl 29266  ax-hvaddid 29267  ax-hfvmul 29268  ax-hvmulid 29269  ax-hvdistr2 29272  ax-hvmul0 29273  ax-hfi 29342  ax-his1 29345  ax-his2 29346  ax-his3 29347  ax-his4 29348

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-op 4565  df-uni 4837  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-id 5480  df-po 5494  df-so 5495  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-er 8456  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-div 11563  df-2 11966  df-cj 14738  df-re 14739  df-im 14740  df-hvsub 29234  df-unop 30106

This theorem is referenced by:  unoplin  30183  unopadj2  30201