Theorem eigposi 32188

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 7418	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)))
2	1	eleq1d 2848	. . . . . . 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 31366	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∈ ℋ
6		hire 31446	. . . . . . . . 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 704	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((𝐵 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐴))
8		oveq1 7417	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴) = ((𝐵 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐴))
9	1, 8	eqeq12d 2779	. . . . . . . 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 293	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴)))
11	2, 10	bitrd 282	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴)))
12	11	adantr 485	. . . . 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 32186	. . . . 5 ⊢ (((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
14	12, 13	bitrd 282	. . . 4 ⊢ (((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ) → ((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
15	14	biimpac 483	. . 3 ⊢ (((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
16	15	adantlr 727	. 2 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
17		hiidrcl 31447	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℋ → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ)
18	3, 17	mp1i 14	. . . 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 31437	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ) → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
20	3, 19	mpan 702	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ≠ 0ℎ → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
21	20	ad2antll 741	. . . 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 13052	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ+)
23		simplr 780	. . . 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 740	. . . . 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 31438	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴)))
26	4, 3, 3, 25	mp3an 1490	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴))
27	16	cjred 15273	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (∗‘𝐵) = 𝐵)
28	27	oveq1d 7425	. . . . . 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 2810	. . . . 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 2798	. . . 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 5137	. . 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 13121	. 2 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 0 ≤ 𝐵)
33	16, 32	jca 520	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 209   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ≠ wne 2958   class class class wbr 5109  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  ℂcc 11093  ℝcr 11094  0cc0 11095   · cmul 11100   < clt 11238   ≤ cle 11239  ∗ccj 15143   ℋchba 31271   ·_ℎ csm 31273   ·_ih csp 31274  0_ℎc0v 31276

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172  ax-hfvmul 31357  ax-hfi 31431  ax-his1 31434  ax-his3 31436  ax-his4 31437

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7859  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-div 11867  df-nn 12229  df-2 12298  df-rp 13012  df-cj 15146  df-re 15147  df-im 15148

This theorem is referenced by: (None)