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

Theorem eigre 29594
Description: A necessary and sufficient condition (that holds when 𝑇 is a Hermitian operator) for an eigenvalue 𝐵 to be real. Generalization of Equation 1.30 of [Hughes] p. 49. (Contributed by NM, 19-Mar-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
eigre (((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))

Proof of Theorem eigre
StepHypRef Expression
1 fveq2 6644 . . . . . 6 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (𝑇𝐴) = (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)))
2 oveq2 7139 . . . . . 6 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (𝐵 · 𝐴) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)))
31, 2eqeq12d 2836 . . . . 5 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ↔ (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))))
4 neeq1 3068 . . . . 5 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (𝐴 ≠ 0 ↔ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0))
53, 4anbi12d 632 . . . 4 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) ↔ ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0)))
6 id 22 . . . . . . 7 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → 𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))
76, 1oveq12d 7149 . . . . . 6 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = (if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))))
81, 6oveq12d 7149 . . . . . 6 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)))
97, 8eqeq12d 2836 . . . . 5 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ (if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))))
109bibi1d 346 . . . 4 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → (((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ 𝐵 ∈ ℝ)))
115, 10imbi12d 347 . . 3 (𝐴 = if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) → ((((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ)) ↔ (((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) → ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))))
12 oveq1 7138 . . . . . 6 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)))
1312eqeq2d 2831 . . . . 5 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))))
1413anbi1d 631 . . . 4 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → (((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) ↔ ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0)))
15 eleq1 2898 . . . . 5 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → (𝐵 ∈ ℝ ↔ if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℝ))
1615bibi2d 345 . . . 4 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → (((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℝ)))
1714, 16imbi12d 347 . . 3 (𝐵 = if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) → ((((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (𝐵 · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) → ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ 𝐵 ∈ ℝ)) ↔ (((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) → ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℝ))))
18 ifhvhv0 28781 . . . 4 if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ∈ ℋ
19 0cn 10609 . . . . 5 0 ∈ ℂ
2019elimel 4508 . . . 4 if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℂ
2118, 20eigrei 29593 . . 3 (((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) = (if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) · if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ∧ if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ≠ 0) → ((if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0) ·ih (𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0))) = ((𝑇‘if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ·ih if(𝐴 ∈ ℋ, 𝐴, 0)) ↔ if(𝐵 ∈ ℂ, 𝐵, 0) ∈ ℝ))
2211, 17, 21dedth2h 4498 . 2 ((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → (((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ)))
2322imp 409 1 (((𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ ((𝑇𝐴) = (𝐵 · 𝐴) ∧ 𝐴 ≠ 0)) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐴)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐴) ↔ 𝐵 ∈ ℝ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 208  wa 398   = wceq 1537  wcel 2114  wne 3006  ifcif 4441  cfv 6329  (class class class)co 7131  cc 10511  cr 10512  0cc0 10513  chba 28678   · csm 28680   ·ih csp 28681  0c0v 28683
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2792  ax-sep 5177  ax-nul 5184  ax-pow 5240  ax-pr 5304  ax-un 7437  ax-resscn 10570  ax-1cn 10571  ax-icn 10572  ax-addcl 10573  ax-addrcl 10574  ax-mulcl 10575  ax-mulrcl 10576  ax-mulcom 10577  ax-addass 10578  ax-mulass 10579  ax-distr 10580  ax-i2m1 10581  ax-1ne0 10582  ax-1rid 10583  ax-rnegex 10584  ax-rrecex 10585  ax-cnre 10586  ax-pre-lttri 10587  ax-pre-lttrn 10588  ax-pre-ltadd 10589  ax-pre-mulgt0 10590  ax-hv0cl 28762  ax-hfvmul 28764  ax-hfi 28838  ax-his1 28841  ax-his3 28843  ax-his4 28844
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2799  df-cleq 2813  df-clel 2891  df-nfc 2959  df-ne 3007  df-nel 3111  df-ral 3130  df-rex 3131  df-reu 3132  df-rmo 3133  df-rab 3134  df-v 3475  df-sbc 3752  df-csb 3860  df-dif 3915  df-un 3917  df-in 3919  df-ss 3928  df-nul 4268  df-if 4442  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-op 4548  df-uni 4813  df-iun 4895  df-br 5041  df-opab 5103  df-mpt 5121  df-id 5434  df-po 5448  df-so 5449  df-xp 5535  df-rel 5536  df-cnv 5537  df-co 5538  df-dm 5539  df-rn 5540  df-res 5541  df-ima 5542  df-iota 6288  df-fun 6331  df-fn 6332  df-f 6333  df-f1 6334  df-fo 6335  df-f1o 6336  df-fv 6337  df-riota 7089  df-ov 7134  df-oprab 7135  df-mpo 7136  df-er 8265  df-en 8486  df-dom 8487  df-sdom 8488  df-pnf 10653  df-mnf 10654  df-xr 10655  df-ltxr 10656  df-le 10657  df-sub 10848  df-neg 10849  df-div 11274  df-2 11677  df-cj 14436  df-re 14437  df-im 14438
This theorem is referenced by:  eighmre  29722
  Copyright terms: Public domain W3C validator