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

Theorem hmopm 29811
 Description: The scalar product of a Hermitian operator with a real is Hermitian. (Contributed by NM, 23-Jul-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
hmopm ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) → (𝐴 ·op 𝑇) ∈ HrmOp)

Proof of Theorem hmopm
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 recn 10618 . . 3 (𝐴 ∈ ℝ → 𝐴 ∈ ℂ)
2 hmopf 29664 . . 3 (𝑇 ∈ HrmOp → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
3 homulcl 29549 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
41, 2, 3syl2an 598 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) → (𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
5 cjre 14492 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ → (∗‘𝐴) = 𝐴)
6 hmop 29712 . . . . . . 7 ((𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦))
763expb 1117 . . . . . 6 ((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑥 ·ih (𝑇𝑦)) = ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦))
85, 7oveqan12d 7154 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑇 ∈ HrmOp ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ))) → ((∗‘𝐴) · (𝑥 ·ih (𝑇𝑦))) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦)))
98anassrs 471 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((∗‘𝐴) · (𝑥 ·ih (𝑇𝑦))) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦)))
101, 2anim12i 615 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) → (𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ))
11 homval 29531 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦) = (𝐴 · (𝑇𝑦)))
12113expa 1115 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦) = (𝐴 · (𝑇𝑦)))
1312adantrl 715 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦) = (𝐴 · (𝑇𝑦)))
1413oveq2d 7151 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑥 ·ih ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦)) = (𝑥 ·ih (𝐴 · (𝑇𝑦))))
15 simpll 766 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → 𝐴 ∈ ℂ)
16 simprl 770 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → 𝑥 ∈ ℋ)
17 ffvelrn 6826 . . . . . . . 8 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑇𝑦) ∈ ℋ)
1817ad2ant2l 745 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑇𝑦) ∈ ℋ)
19 his5 28876 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ∧ (𝑇𝑦) ∈ ℋ) → (𝑥 ·ih (𝐴 · (𝑇𝑦))) = ((∗‘𝐴) · (𝑥 ·ih (𝑇𝑦))))
2015, 16, 18, 19syl3anc 1368 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑥 ·ih (𝐴 · (𝑇𝑦))) = ((∗‘𝐴) · (𝑥 ·ih (𝑇𝑦))))
2114, 20eqtrd 2833 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑥 ·ih ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦)) = ((∗‘𝐴) · (𝑥 ·ih (𝑇𝑦))))
2210, 21sylan 583 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑥 ·ih ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦)) = ((∗‘𝐴) · (𝑥 ·ih (𝑇𝑦))))
23 homval 29531 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
24233expa 1115 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
2524adantrr 716 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
2625oveq1d 7150 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) ·ih 𝑦) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) ·ih 𝑦))
27 ffvelrn 6826 . . . . . . . 8 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
2827ad2ant2lr 747 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
29 simprr 772 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → 𝑦 ∈ ℋ)
30 ax-his3 28874 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇𝑥) ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → ((𝐴 · (𝑇𝑥)) ·ih 𝑦) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦)))
3115, 28, 29, 30syl3anc 1368 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝐴 · (𝑇𝑥)) ·ih 𝑦) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦)))
3226, 31eqtrd 2833 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) ·ih 𝑦) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦)))
3310, 32sylan 583 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) ·ih 𝑦) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) ·ih 𝑦)))
349, 22, 333eqtr4d 2843 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (𝑥 ·ih ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦)) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) ·ih 𝑦))
3534ralrimivva 3156 . 2 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) → ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦)) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) ·ih 𝑦))
36 elhmop 29663 . 2 ((𝐴 ·op 𝑇) ∈ HrmOp ↔ ((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ ∀𝑥 ∈ ℋ ∀𝑦 ∈ ℋ (𝑥 ·ih ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑦)) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) ·ih 𝑦)))
374, 35, 36sylanbrc 586 1 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp) → (𝐴 ·op 𝑇) ∈ HrmOp)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  ∀wral 3106  ⟶wf 6320  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  ℂcc 10526  ℝcr 10527   · cmul 10533  ∗ccj 14449   ℋchba 28709   ·ℎ csm 28711   ·ih csp 28712   ·op chot 28729  HrmOpcho 28740 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 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7443  ax-resscn 10585  ax-1cn 10586  ax-icn 10587  ax-addcl 10588  ax-addrcl 10589  ax-mulcl 10590  ax-mulrcl 10591  ax-mulcom 10592  ax-addass 10593  ax-mulass 10594  ax-distr 10595  ax-i2m1 10596  ax-1ne0 10597  ax-1rid 10598  ax-rnegex 10599  ax-rrecex 10600  ax-cnre 10601  ax-pre-lttri 10602  ax-pre-lttrn 10603  ax-pre-ltadd 10604  ax-pre-mulgt0 10605  ax-hilex 28789  ax-hfvmul 28795  ax-hfi 28869  ax-his1 28872  ax-his3 28874 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-op 4532  df-uni 4801  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-id 5425  df-po 5438  df-so 5439  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-er 8274  df-map 8393  df-en 8495  df-dom 8496  df-sdom 8497  df-pnf 10668  df-mnf 10669  df-xr 10670  df-ltxr 10671  df-le 10672  df-sub 10863  df-neg 10864  df-div 11289  df-2 11690  df-cj 14452  df-re 14453  df-im 14454  df-homul 29521  df-hmop 29634 This theorem is referenced by:  hmopd  29812  leopmuli  29923  leopmul  29924  leopmul2i  29925  leopnmid  29928  nmopleid  29929  opsqrlem1  29930  opsqrlem4  29933
 Copyright terms: Public domain W3C validator