Theorem counop 32013

Description: The composition of two unitary operators is unitary. (Contributed by NM, 22-Jan-2006.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
counop	⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → (𝑆 ∘ 𝑇) ∈ UniOp)

Proof of Theorem counop

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		unopf1o 32008	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ UniOp → 𝑆: ℋ–1-1-onto→ ℋ)
2		unopf1o 32008	. . . 4 ⊢ (𝑇 ∈ UniOp → 𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ)
3		f1oco 6801	. . . 4 ⊢ ((𝑆: ℋ–1-1-onto→ ℋ ∧ 𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ) → (𝑆 ∘ 𝑇): ℋ–1-1-onto→ ℋ)
4	1, 2, 3	syl2an 597	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → (𝑆 ∘ 𝑇): ℋ–1-1-onto→ ℋ)
5		f1ofo 6785	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∘ 𝑇): ℋ–1-1-onto→ ℋ → (𝑆 ∘ 𝑇): ℋ–onto→ ℋ)
6	4, 5	syl 17	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → (𝑆 ∘ 𝑇): ℋ–onto→ ℋ)
7		f1of 6778	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
8	2, 7	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝑇 ∈ UniOp → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
9	8	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
10		simpl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → 𝑥 ∈ ℋ)
11		fvco3 6937	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) = (𝑆‘(𝑇‘𝑥)))
12	9, 10, 11	syl2an 597	. . . . 5 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) = (𝑆‘(𝑇‘𝑥)))
13		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → 𝑦 ∈ ℋ)
14		fvco3 6937	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦) = (𝑆‘(𝑇‘𝑦)))
15	9, 13, 14	syl2an 597	. . . . 5 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦) = (𝑆‘(𝑇‘𝑦)))
16	12, 15	oveq12d 7382	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) ·ih ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦)) = ((𝑆‘(𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑆‘(𝑇‘𝑦))))
17		ffvelcdm 7031	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇‘𝑥) ∈ ℋ)
18		ffvelcdm 7031	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ)
19	17, 18	anim12dan 620	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ))
20	8, 19	sylan 581	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ))
21		unop 32007	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ (𝑇‘𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ) → ((𝑆‘(𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑆‘(𝑇‘𝑦))) = ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)))
22	21	3expb 1121	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ ((𝑇‘𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ)) → ((𝑆‘(𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑆‘(𝑇‘𝑦))) = ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)))
23	20, 22	sylan2 594	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ (𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ))) → ((𝑆‘(𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑆‘(𝑇‘𝑦))) = ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)))
24	23	anassrs 467	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑆‘(𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑆‘(𝑇‘𝑦))) = ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)))
25		unop 32007	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
26	25	3expb 1121	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
27	26	adantll 715	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
28	16, 24, 27	3eqtrd 2776	. . 3 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) ·ih ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
29	28	ralrimivva 3181	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) ·ih ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
30		elunop 31964	. 2 ⊢ ((𝑆 ∘ 𝑇) ∈ UniOp ↔ ((𝑆 ∘ 𝑇): ℋ–onto→ ℋ ∧ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) ·ih ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦)))
31	6, 29, 30	sylanbrc 584	1 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → (𝑆 ∘ 𝑇) ∈ UniOp)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3052   ∘ ccom 5632  ⟶wf 6492  –onto→wfo 6494  –1-1-onto→wf1o 6495  ‘cfv 6496  (class class class)co 7364   ℋchba 31011   ·_ih csp 31014  UniOpcuo 31041

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5213  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5306  ax-pr 5374  ax-un 7686  ax-resscn 11092  ax-1cn 11093  ax-icn 11094  ax-addcl 11095  ax-addrcl 11096  ax-mulcl 11097  ax-mulrcl 11098  ax-mulcom 11099  ax-addass 11100  ax-mulass 11101  ax-distr 11102  ax-i2m1 11103  ax-1ne0 11104  ax-1rid 11105  ax-rnegex 11106  ax-rrecex 11107  ax-cnre 11108  ax-pre-lttri 11109  ax-pre-lttrn 11110  ax-pre-ltadd 11111  ax-pre-mulgt0 11112  ax-hilex 31091  ax-hfvadd 31092  ax-hvcom 31093  ax-hvass 31094  ax-hv0cl 31095  ax-hvaddid 31096  ax-hfvmul 31097  ax-hvmulid 31098  ax-hvdistr2 31101  ax-hvmul0 31102  ax-hfi 31171  ax-his1 31174  ax-his2 31175  ax-his3 31176  ax-his4 31177

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5523  df-eprel 5528  df-po 5536  df-so 5537  df-fr 5581  df-we 5583  df-xp 5634  df-rel 5635  df-cnv 5636  df-co 5637  df-dm 5638  df-rn 5639  df-res 5640  df-ima 5641  df-pred 6263  df-ord 6324  df-on 6325  df-lim 6326  df-suc 6327  df-iota 6452  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7321  df-ov 7367  df-oprab 7368  df-mpo 7369  df-om 7815  df-2nd 7940  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-er 8640  df-en 8891  df-dom 8892  df-sdom 8893  df-pnf 11178  df-mnf 11179  df-xr 11180  df-ltxr 11181  df-le 11182  df-sub 11376  df-neg 11377  df-div 11805  df-nn 12172  df-2 12241  df-cj 15058  df-re 15059  df-im 15060  df-hvsub 31063  df-unop 31935

This theorem is referenced by: (None)