Theorem eigposi 32453

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 7438	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)))
2	1	eleq1d 2849	. . . . . . 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 31631	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∈ ℋ
6		hire 31711	. . . . . . . . 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 705	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((𝐵 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐴))
8		oveq1 7437	. . . . . . . . 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 486	. . . . 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 32451	. . . . 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 484	. . 3 ⊢ (((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
16	15	adantlr 728	. 2 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 𝐵 ∈ ℝ)
17		hiidrcl 31712	. . . . 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 31702	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ) → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
20	3, 19	mpan 703	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ≠ 0ℎ → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
21	20	ad2antll 742	. . . 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 13174	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ+)
23		simplr 781	. . . 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 741	. . . . 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 31703	. . . . . . 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 15408	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (∗‘𝐵) = 𝐵)
28	27	oveq1d 7445	. . . . . 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 5134	. . 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 13243	. 2 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → 0 ≤ 𝐵)
33	16, 32	jca 521	1 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2959   class class class wbr 5106  ‘cfv 6547  (class class class)co 7430  ℂcc 11211  ℝcr 11212  0cc0 11213   · cmul 11218   < clt 11356   ≤ cle 11357  ∗ccj 15278   ℋchba 31536   ·_ℎ csm 31538   ·_ih csp 31539  0_ℎc0v 31541

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7761  ax-resscn 11270  ax-1cn 11271  ax-icn 11272  ax-addcl 11273  ax-addrcl 11274  ax-mulcl 11275  ax-mulrcl 11276  ax-mulcom 11277  ax-addass 11278  ax-mulass 11279  ax-distr 11280  ax-i2m1 11281  ax-1ne0 11282  ax-1rid 11283  ax-rnegex 11284  ax-rrecex 11285  ax-cnre 11286  ax-pre-lttri 11287  ax-pre-lttrn 11288  ax-pre-ltadd 11289  ax-pre-mulgt0 11290  ax-hfvmul 31622  ax-hfi 31696  ax-his1 31699  ax-his3 31701  ax-his4 31702

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6311  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6501  df-fun 6549  df-fn 6550  df-f 6551  df-f1 6552  df-fo 6553  df-f1o 6554  df-fv 6555  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7888  df-2nd 8012  df-frecs 8313  df-wrecs 8344  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-er 8731  df-en 8988  df-dom 8989  df-sdom 8990  df-pnf 11358  df-mnf 11359  df-xr 11360  df-ltxr 11361  df-le 11362  df-sub 11556  df-neg 11557  df-div 11987  df-nn 12349  df-2 12418  df-rp 13134  df-cj 15281  df-re 15282  df-im 15283

This theorem is used by: (None)