Theorem eigorthi 32260

Description: A necessary and sufficient condition (that holds when 𝑇 is a Hermitian operator) for two eigenvectors 𝐴 and 𝐵 to be orthogonal. Generalization of Equation 1.31 of [Hughes] p. 49. (Contributed by NM, 23-Jan-2005.) (New usage is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
eigorthi.1	⊢ 𝐴 ∈ ℋ
eigorthi.2	⊢ 𝐵 ∈ ℋ
eigorthi.3	⊢ 𝐶 ∈ ℂ
eigorthi.4	⊢ 𝐷 ∈ ℂ

Assertion

Ref	Expression
eigorthi	⊢ ((((𝑇‘𝐴) = (𝐶 ·ℎ 𝐴) ∧ (𝑇‘𝐵) = (𝐷 ·ℎ 𝐵)) ∧ 𝐶 ≠ (∗‘𝐷)) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐵)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐵) ↔ (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))

Proof of Theorem eigorthi

Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq2 7427	. . . 4 ⊢ ((𝑇‘𝐵) = (𝐷 ·ℎ 𝐵) → (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐵)) = (𝐴 ·ih (𝐷 ·ℎ 𝐵)))
2		eigorthi.4	. . . . 5 ⊢ 𝐷 ∈ ℂ
3		eigorthi.1	. . . . 5 ⊢ 𝐴 ∈ ℋ
4		eigorthi.2	. . . . 5 ⊢ 𝐵 ∈ ℋ
5		his5 31509	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ih (𝐷 ·ℎ 𝐵)) = ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)))
6	2, 3, 4, 5	mp3an 1490	. . . 4 ⊢ (𝐴 ·ih (𝐷 ·ℎ 𝐵)) = ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵))
7	1, 6	eqtrdi 2816	. . 3 ⊢ ((𝑇‘𝐵) = (𝐷 ·ℎ 𝐵) → (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐵)) = ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)))
8		oveq1 7426	. . . 4 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐶 ·ℎ 𝐴) → ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐵) = ((𝐶 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐵))
9		eigorthi.3	. . . . 5 ⊢ 𝐶 ∈ ℂ
10		ax-his3 31507	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℋ) → ((𝐶 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐵) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)))
11	9, 3, 4, 10	mp3an 1490	. . . 4 ⊢ ((𝐶 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐵) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵))
12	8, 11	eqtrdi 2816	. . 3 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐶 ·ℎ 𝐴) → ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐵) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)))
13	7, 12	eqeqan12rd 2780	. 2 ⊢ (((𝑇‘𝐴) = (𝐶 ·ℎ 𝐴) ∧ (𝑇‘𝐵) = (𝐷 ·ℎ 𝐵)) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐵)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐵) ↔ ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵))))
14	3, 4	hicli 31504	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ·ih 𝐵) ∈ ℂ
15	2	cjcli 15244	. . . . . . . . 9 ⊢ (∗‘𝐷) ∈ ℂ
16		mulcan2 11867	. . . . . . . . 9 ⊢ (((∗‘𝐷) ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ ∧ ((𝐴 ·ih 𝐵) ∈ ℂ ∧ (𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0)) → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ (∗‘𝐷) = 𝐶))
17	15, 9, 16	mp3an12 1480	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ·ih 𝐵) ∈ ℂ ∧ (𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0) → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ (∗‘𝐷) = 𝐶))
18	14, 17	mpan 703	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0 → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ (∗‘𝐷) = 𝐶))
19		eqcom 2772	. . . . . . 7 ⊢ ((∗‘𝐷) = 𝐶 ↔ 𝐶 = (∗‘𝐷))
20	18, 19	bitrdi 290	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0 → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ 𝐶 = (∗‘𝐷)))
21	20	biimpcd 252	. . . . 5 ⊢ (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) → ((𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0 → 𝐶 = (∗‘𝐷)))
22	21	necon1d 2982	. . . 4 ⊢ (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) → (𝐶 ≠ (∗‘𝐷) → (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))
23	22	com12 33	. . 3 ⊢ (𝐶 ≠ (∗‘𝐷) → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) → (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))
24		oveq2 7427	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ·ih 𝐵) = 0 → ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = ((∗‘𝐷) · 0))
25		oveq2 7427	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ·ih 𝐵) = 0 → (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · 0))
26	9	mul01i 11415	. . . . . 6 ⊢ (𝐶 · 0) = 0
27	15	mul01i 11415	. . . . . 6 ⊢ ((∗‘𝐷) · 0) = 0
28	26, 27	eqtr4i 2791	. . . . 5 ⊢ (𝐶 · 0) = ((∗‘𝐷) · 0)
29	25, 28	eqtrdi 2816	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ·ih 𝐵) = 0 → (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) = ((∗‘𝐷) · 0))
30	24, 29	eqtr4d 2803	. . 3 ⊢ ((𝐴 ·ih 𝐵) = 0 → ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)))
31	23, 30	impbid1 228	. 2 ⊢ (𝐶 ≠ (∗‘𝐷) → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))
32	13, 31	sylan9bb 519	1 ⊢ ((((𝑇‘𝐴) = (𝐶 ·ℎ 𝐴) ∧ (𝑇‘𝐵) = (𝐷 ·ℎ 𝐵)) ∧ 𝐶 ≠ (∗‘𝐷)) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐵)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐵) ↔ (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2960  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419  ℂcc 11113  0cc0 11115   · cmul 11120  ∗ccj 15171   ℋchba 31342   ·_ℎ csm 31344   ·_ih csp 31345

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-resscn 11172  ax-1cn 11173  ax-icn 11174  ax-addcl 11175  ax-addrcl 11176  ax-mulcl 11177  ax-mulrcl 11178  ax-mulcom 11179  ax-addass 11180  ax-mulass 11181  ax-distr 11182  ax-i2m1 11183  ax-1ne0 11184  ax-1rid 11185  ax-rnegex 11186  ax-rrecex 11187  ax-cnre 11188  ax-pre-lttri 11189  ax-pre-lttrn 11190  ax-pre-ltadd 11191  ax-pre-mulgt0 11192  ax-hfvmul 31428  ax-hfi 31502  ax-his1 31505  ax-his3 31507

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7869  df-2nd 7993  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-er 8700  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-pnf 11260  df-mnf 11261  df-xr 11262  df-ltxr 11263  df-le 11264  df-sub 11458  df-neg 11459  df-div 11887  df-nn 12249  df-2 12318  df-cj 15174  df-re 15175  df-im 15176

This theorem is used by:  eigorth  32261