Theorem counop 31941

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 31936	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ UniOp → 𝑆: ℋ–1-1-onto→ ℋ)
2		unopf1o 31936	. . . 4 ⊢ (𝑇 ∈ UniOp → 𝑇: ℋ–1-1-onto→ ℋ)
3		f1oco 6870	. . . 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 596	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → (𝑆 ∘ 𝑇): ℋ–1-1-onto→ ℋ)
5		f1ofo 6854	. . 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 6847	. . . . . . . 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 7007	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) = (𝑆‘(𝑇‘𝑥)))
12	9, 10, 11	syl2an 596	. . . . 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 7007	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦) = (𝑆‘(𝑇‘𝑦)))
15	9, 13, 14	syl2an 596	. . . . 5 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦) = (𝑆‘(𝑇‘𝑦)))
16	12, 15	oveq12d 7450	. . . 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 7100	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇‘𝑥) ∈ ℋ)
18		ffvelcdm 7100	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ)
19	17, 18	anim12dan 619	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ))
20	8, 19	sylan 580	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ))
21		unop 31935	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ (𝑇‘𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑇‘𝑦) ∈ ℋ) → ((𝑆‘(𝑇‘𝑥)) ·ih (𝑆‘(𝑇‘𝑦))) = ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)))
22	21	3expb 1120	. . . . . 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 593	. . . . 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 31935	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
26	25	3expb 1120	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ UniOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
27	26	adantll 714	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑇‘𝑥) ·ih (𝑇‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
28	16, 24, 27	3eqtrd 2780	. . 3 ⊢ (((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) ·ih ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
29	28	ralrimivva 3201	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑥) ·ih ((𝑆 ∘ 𝑇)‘𝑦)) = (𝑥 ·ih 𝑦))
30		elunop 31892	. 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 583	1 ⊢ ((𝑆 ∈ UniOp ∧ 𝑇 ∈ UniOp) → (𝑆 ∘ 𝑇) ∈ UniOp)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1539   ∈ wcel 2107  ∀wral 3060   ∘ ccom 5688  ⟶wf 6556  –onto→wfo 6558  –1-1-onto→wf1o 6559  ‘cfv 6560  (class class class)co 7432   ℋchba 30939   ·_ih csp 30942  UniOpcuo 30969

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-rep 5278  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233  ax-hilex 31019  ax-hfvadd 31020  ax-hvcom 31021  ax-hvass 31022  ax-hv0cl 31023  ax-hvaddid 31024  ax-hfvmul 31025  ax-hvmulid 31026  ax-hvdistr2 31029  ax-hvmul0 31030  ax-hfi 31099  ax-his1 31102  ax-his2 31103  ax-his3 31104  ax-his4 31105

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-iun 4992  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-er 8746  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-div 11922  df-nn 12268  df-2 12330  df-cj 15139  df-re 15140  df-im 15141  df-hvsub 30991  df-unop 31863

This theorem is referenced by: (None)