Theorem eigposi 32129

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 7419	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)))
2	1	eleq1d 2854	. . . . . . 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 31307	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∈ ℋ
6		hire 31387	. . . . . . . . 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 7418	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) → ((𝑇‘𝐴) ·ih 𝐴) = ((𝐵 ·ℎ 𝐴) ·ih 𝐴))
9	1, 8	eqeq12d 2785	. . . . . . . 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 32127	. . . . 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 31388	. . . . 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 31378	. . . . . 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 13057	. . 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 31379	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴)))
26	4, 3, 3, 25	mp3an 1487	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ·ih (𝐵 ·ℎ 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴))
27	16	cjred 15277	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇‘𝐴))) ∧ ((𝑇‘𝐴) = (𝐵 ·ℎ 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0ℎ)) → (∗‘𝐵) = 𝐵)
28	27	oveq1d 7426	. . . . . 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 2816	. . . . 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 2804	. . . 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 5141	. . 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 13126	. 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 1567   ∈ wcel 2149   ≠ wne 2964   class class class wbr 5113  ‘cfv 6537  (class class class)co 7411  ℂcc 11098  ℝcr 11099  0cc0 11100   · cmul 11105   < clt 11243   ≤ cle 11244  ∗ccj 15147   ℋchba 31212   ·_ℎ csm 31214   ·_ih csp 31215  0_ℎc0v 31217

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-resscn 11157  ax-1cn 11158  ax-icn 11159  ax-addcl 11160  ax-addrcl 11161  ax-mulcl 11162  ax-mulrcl 11163  ax-mulcom 11164  ax-addass 11165  ax-mulass 11166  ax-distr 11167  ax-i2m1 11168  ax-1ne0 11169  ax-1rid 11170  ax-rnegex 11171  ax-rrecex 11172  ax-cnre 11173  ax-pre-lttri 11174  ax-pre-lttrn 11175  ax-pre-ltadd 11176  ax-pre-mulgt0 11177  ax-hfvmul 31298  ax-hfi 31372  ax-his1 31375  ax-his3 31377  ax-his4 31378

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7863  df-2nd 7987  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-er 8694  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-pnf 11245  df-mnf 11246  df-xr 11247  df-ltxr 11248  df-le 11249  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11872  df-nn 12234  df-2 12303  df-rp 13017  df-cj 15150  df-re 15151  df-im 15152

This theorem is referenced by: (None)