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

Theorem eigposi 29304
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 7024 . . . . . . . 8 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)))
21eleq1d 2867 . . . . . . 7 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) ∈ ℝ))
3 oveq1 7023 . . . . . . . . 9 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) = ((𝐵 · 𝐴) ·ih 𝐴))
41, 3eqeq12d 2810 . . . . . . . 8 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((𝐵 · 𝐴) ·ih 𝐴)))
5 eigpos.1 . . . . . . . . 9 𝐴 ∈ ℋ
6 eigpos.2 . . . . . . . . . 10 𝐵 ∈ ℂ
76, 5hvmulcli 28482 . . . . . . . . 9 (𝐵 · 𝐴) ∈ ℋ
8 hire 28562 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ (𝐵 · 𝐴) ∈ ℋ) → ((𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((𝐵 · 𝐴) ·ih 𝐴)))
95, 7, 8mp2an 688 . . . . . . . 8 ((𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((𝐵 · 𝐴) ·ih 𝐴))
104, 9syl6rbbr 291 . . . . . . 7 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴)))
112, 10bitrd 280 . . . . . 6 ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴)))
1211adantr 481 . . . . 5 (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ↔ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴)))
135, 6eigrei 29302 . . . . 5 (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
1412, 13bitrd 280 . . . 4 (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
1514biimpac 479 . . 3 (((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 𝐵 ∈ ℝ)
1615adantlr 711 . 2 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 𝐵 ∈ ℝ)
17 hiidrcl 28563 . . . . 5 (𝐴 ∈ ℋ → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ)
185, 17mp1i 13 . . . 4 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ)
19 ax-his4 28553 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ≠ 0) → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
205, 19mpan 686 . . . . 5 (𝐴 ≠ 0 → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
2120ad2antll 725 . . . 4 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 0 < (𝐴 ·ih 𝐴))
2218, 21elrpd 12278 . . 3 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih 𝐴) ∈ ℝ+)
23 simplr 765 . . . 4 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)))
241ad2antrl 724 . . . . 5 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)))
25 his5 28554 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐴 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴)))
266, 5, 5, 25mp3an 1453 . . . . . 6 (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴))
2716cjred 14419 . . . . . . 7 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (∗‘𝐵) = 𝐵)
2827oveq1d 7031 . . . . . 6 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → ((∗‘𝐵) · (𝐴 ·ih 𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
2926, 28syl5eq 2843 . . . . 5 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih (𝐵 · 𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
3024, 29eqtrd 2831 . . . 4 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
3123, 30breqtrd 4988 . . 3 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 0 ≤ (𝐵 · (𝐴 ·ih 𝐴)))
3216, 22, 31prodge0ld 12347 . 2 ((((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝐴 ·ih (𝑇𝐴))) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → 0 ≤ 𝐵)
3316, 32jca 512 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 207  wa 396   = wceq 1522  wcel 2081  wne 2984   class class class wbr 4962  cfv 6225  (class class class)co 7016  cc 10381  cr 10382  0cc0 10383   · cmul 10388   < clt 10521  cle 10522  ccj 14289  chba 28387   · csm 28389   ·ih csp 28390  0c0v 28392
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1777  ax-4 1791  ax-5 1888  ax-6 1947  ax-7 1992  ax-8 2083  ax-9 2091  ax-10 2112  ax-11 2126  ax-12 2141  ax-13 2344  ax-ext 2769  ax-sep 5094  ax-nul 5101  ax-pow 5157  ax-pr 5221  ax-un 7319  ax-resscn 10440  ax-1cn 10441  ax-icn 10442  ax-addcl 10443  ax-addrcl 10444  ax-mulcl 10445  ax-mulrcl 10446  ax-mulcom 10447  ax-addass 10448  ax-mulass 10449  ax-distr 10450  ax-i2m1 10451  ax-1ne0 10452  ax-1rid 10453  ax-rnegex 10454  ax-rrecex 10455  ax-cnre 10456  ax-pre-lttri 10457  ax-pre-lttrn 10458  ax-pre-ltadd 10459  ax-pre-mulgt0 10460  ax-hfvmul 28473  ax-hfi 28547  ax-his1 28550  ax-his3 28552  ax-his4 28553
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1525  df-ex 1762  df-nf 1766  df-sb 2043  df-mo 2576  df-eu 2612  df-clab 2776  df-cleq 2788  df-clel 2863  df-nfc 2935  df-ne 2985  df-nel 3091  df-ral 3110  df-rex 3111  df-reu 3112  df-rmo 3113  df-rab 3114  df-v 3439  df-sbc 3707  df-csb 3812  df-dif 3862  df-un 3864  df-in 3866  df-ss 3874  df-nul 4212  df-if 4382  df-pw 4455  df-sn 4473  df-pr 4475  df-op 4479  df-uni 4746  df-iun 4827  df-br 4963  df-opab 5025  df-mpt 5042  df-id 5348  df-po 5362  df-so 5363  df-xp 5449  df-rel 5450  df-cnv 5451  df-co 5452  df-dm 5453  df-rn 5454  df-res 5455  df-ima 5456  df-iota 6189  df-fun 6227  df-fn 6228  df-f 6229  df-f1 6230  df-fo 6231  df-f1o 6232  df-fv 6233  df-riota 6977  df-ov 7019  df-oprab 7020  df-mpo 7021  df-er 8139  df-en 8358  df-dom 8359  df-sdom 8360  df-pnf 10523  df-mnf 10524  df-xr 10525  df-ltxr 10526  df-le 10527  df-sub 10719  df-neg 10720  df-div 11146  df-2 11548  df-rp 12240  df-cj 14292  df-re 14293  df-im 14294
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator