Hilbert Space Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  eigposi Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem eigposi 29732
 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 (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))

Proof of Theorem eigposi
StepHypRef Expression
1 oveq2 7164 . . . . . . . 8 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)))
21eleq1d 2836 . . . . . . 7 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) ∈ ℝ))
3 eigpos.1 . . . . . . . . 9 𝐴 ∈ ℋ
4 eigpos.2 . . . . . . . . . 10 𝐵 ∈ ℂ
54, 3hvmulcli 28910 . . . . . . . . 9 (𝐵 · 𝐴) ∈ ℋ
6 hire 28990 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ (𝐵 · 𝐴) ∈ ℋ) → ((𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((𝐵 · 𝐴) ·ih 𝐴)))
73, 5, 6mp2an 691 . . . . . . . 8 ((𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((𝐵 · 𝐴) ·ih 𝐴))
8 oveq1 7163 . . . . . . . . 9 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) = ((𝐵 · 𝐴) ·ih 𝐴))
91, 8eqeq12d 2774 . . . . . . . 8 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((𝐵 · 𝐴) ·ih 𝐴)))
107, 9bitr4id 293 . . . . . . 7 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴)))
112, 10bitrd 282 . . . . . 6 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴)))
1211adantr 484 . . . . 5 (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴)))
133, 4eigrei 29730 . . . . 5 (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
1412, 13bitrd 282 . . . 4 (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
1514biimpac 482 . . 3 (((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 𝐵 ∈ ℝ)
1615adantlr 714 . 2 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 𝐵 ∈ ℝ)
17 hiidrcl 28991 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℋ → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ)
183, 17mp1i 13 . . . 4 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ)
19 ax-his4 28981 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
203, 19mpan 689 . . . . 5 (𝐴 ≠ 0 → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
2120ad2antll 728 . . . 4 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
2218, 21elrpd 12482 . . 3 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ+)
23 simplr 768 . . . 4 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)))
241ad2antrl 727 . . . . 5 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)))
25 his5 28982 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴)))
264, 3, 3, 25mp3an 1458 . . . . . 6 (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴))
2716cjred 14646 . . . . . . 7 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (∗‘𝐵) = 𝐵)
2827oveq1d 7171 . . . . . 6 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
2926, 28syl5eq 2805 . . . . 5 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
3024, 29eqtrd 2793 . . . 4 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
3123, 30breqtrd 5062 . . 3 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 0 ≤ (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
3216, 22, 31prodge0ld 12551 . 2 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 0 ≤ 𝐵)
3316, 32jca 515 1 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐵))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2951   class class class wbr 5036  ‘cfv 6340  (class class class)co 7156  ℂcc 10586  ℝcr 10587  0cc0 10588   · cmul 10593   < clt 10726   ≤ cle 10727  ∗ccj 14516   ℋchba 28815   ·ℎ csm 28817   ·ih csp 28818  0ℎc0v 28820 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2729  ax-sep 5173  ax-nul 5180  ax-pow 5238  ax-pr 5302  ax-un 7465  ax-resscn 10645  ax-1cn 10646  ax-icn 10647  ax-addcl 10648  ax-addrcl 10649  ax-mulcl 10650  ax-mulrcl 10651  ax-mulcom 10652  ax-addass 10653  ax-mulass 10654  ax-distr 10655  ax-i2m1 10656  ax-1ne0 10657  ax-1rid 10658  ax-rnegex 10659  ax-rrecex 10660  ax-cnre 10661  ax-pre-lttri 10662  ax-pre-lttrn 10663  ax-pre-ltadd 10664  ax-pre-mulgt0 10665  ax-hfvmul 28901  ax-hfi 28975  ax-his1 28978  ax-his3 28980  ax-his4 28981 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2557  df-eu 2588  df-clab 2736  df-cleq 2750  df-clel 2830  df-nfc 2901  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3075  df-rex 3076  df-reu 3077  df-rmo 3078  df-rab 3079  df-v 3411  df-sbc 3699  df-csb 3808  df-dif 3863  df-un 3865  df-in 3867  df-ss 3877  df-nul 4228  df-if 4424  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-op 4532  df-uni 4802  df-iun 4888  df-br 5037  df-opab 5099  df-mpt 5117  df-id 5434  df-po 5447  df-so 5448  df-xp 5534  df-rel 5535  df-cnv 5536  df-co 5537  df-dm 5538  df-rn 5539  df-res 5540  df-ima 5541  df-iota 6299  df-fun 6342  df-fn 6343  df-f 6344  df-f1 6345  df-fo 6346  df-f1o 6347  df-fv 6348  df-riota 7114  df-ov 7159  df-oprab 7160  df-mpo 7161  df-er 8305  df-en 8541  df-dom 8542  df-sdom 8543  df-pnf 10728  df-mnf 10729  df-xr 10730  df-ltxr 10731  df-le 10732  df-sub 10923  df-neg 10924  df-div 11349  df-2 11750  df-rp 12444  df-cj 14519  df-re 14520  df-im 14521 This theorem is referenced by: (None)
 Copyright terms: Public domain W3C validator