Theorem eigposi 32039

Description: A sufficient condition (first conjunct pair, that holds when 𝑇 is a positive operator) for an eigenvalue 𝐵 (second conjunct pair) to be nonnegative. Remark (ii) in [Hughes] p. 137. (Contributed by NM, 2-Jul-2005.) (New usage is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
eigpos.1	⊢ 𝐴 ∈ ℋ
eigpos.2	⊢ 𝐵 ∈ ℂ

Assertion

Ref	Expression
eigposi	⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))

Proof of Theorem eigposi

Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq2 7404	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)))
2	1	eleq1d 2847	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) ∈ ℝ))
3		eigpos.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐴 ∈ ℋ
4		eigpos.2	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐵 ∈ ℂ
5	4, 3	hvmulcli 31217	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∈ ℋ
6		hire 31297	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℋ ∧ (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∈ ℋ) → ((𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((𝐵 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐴)))
7	3, 5, 6	mp2an 702	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((𝐵 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐴))
8		oveq1 7403	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴) = ((𝐵 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐴))
9	1, 8	eqeq12d 2778	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴) ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((𝐵 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐴)))
10	7, 9	bitr4id 292	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴)))
11	2, 10	bitrd 281	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴)))
12	11	adantr 484	. . . . 5 ⊢ (((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴)))
13	3, 4	eigrei 32037	. . . . 5 ⊢ (((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
14	12, 13	bitrd 281	. . . 4 ⊢ (((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
15	14	biimpac 482	. . 3 ⊢ (((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
16	15	adantlr 725	. 2 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
17		hiidrcl 31298	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℋ → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ)
18	3, 17	mp1i 13	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ)
19		ax-his4 31288	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ) → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
20	3, 19	mpan 700	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ≠ 0ℎ → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
21	20	ad2antll 739	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
22	18, 21	elrpd 13034	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ+)
23		simplr 778	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)))
24	1	ad2antrl 738	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)))
25		his5 31289	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴)))
26	4, 3, 3, 25	mp3an 1482	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴))
27	16	cjred 15253	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (∗‘𝐵) = 𝐵)
28	27	oveq1d 7411	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
29	26, 28	eqtrid 2809	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
30	24, 29	eqtrd 2797	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
31	23, 30	breqtrd 5126	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 0 ≤ (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
32	16, 22, 31	prodge0ld 13103	. 2 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 0 ≤ 𝐵)
33	16, 32	jca 519	1 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   = wceq 1560   ∈ wcel 2142   ≠ wne 2957   class class class wbr 5100  ‘cfv 6521  (class class class)co 7396  ℂcc 11071  ℝcr 11072  0cc0 11073   · cmul 11078   < clt 11216   ≤ cle 11217  ∗ccj 15123   ℋchba 31122   ·_ℎ csm 31124   ·_ih csp 31125  0_ℎc0v 31127

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1815  ax-4 1829  ax-5 1930  ax-6 1987  ax-7 2028  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5322  ax-pr 5390  ax-un 7718  ax-resscn 11130  ax-1cn 11131  ax-icn 11132  ax-addcl 11133  ax-addrcl 11134  ax-mulcl 11135  ax-mulrcl 11136  ax-mulcom 11137  ax-addass 11138  ax-mulass 11139  ax-distr 11140  ax-i2m1 11141  ax-1ne0 11142  ax-1rid 11143  ax-rnegex 11144  ax-rrecex 11145  ax-cnre 11146  ax-pre-lttri 11147  ax-pre-lttrn 11148  ax-pre-ltadd 11149  ax-pre-mulgt0 11150  ax-hfvmul 31208  ax-hfi 31282  ax-his1 31285  ax-his3 31287  ax-his4 31288

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1099  df-3an 1100  df-tru 1563  df-fal 1573  df-ex 1800  df-nf 1804  df-sb 2091  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3456  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6288  df-ord 6349  df-on 6350  df-lim 6351  df-suc 6352  df-iota 6477  df-fun 6523  df-fn 6524  df-f 6525  df-f1 6526  df-fo 6527  df-f1o 6528  df-fv 6529  df-riota 7353  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-om 7847  df-2nd 7971  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8381  df-er 8678  df-en 8928  df-dom 8929  df-sdom 8930  df-pnf 11218  df-mnf 11219  df-xr 11220  df-ltxr 11221  df-le 11222  df-sub 11416  df-neg 11417  df-div 11845  df-nn 12211  df-2 12280  df-rp 12994  df-cj 15126  df-re 15127  df-im 15128

This theorem is referenced by: (None)