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

Theorem hoadddi 30165
Description: Scalar product distributive law for Hilbert space operators. (Contributed by NM, 12-Aug-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
hoadddi ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈)))

Proof of Theorem hoadddi
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl1 1190 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → 𝐴 ∈ ℂ)
2 ffvelrn 6959 . . . . . . 7 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
323ad2antl2 1185 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
4 ffvelrn 6959 . . . . . . 7 ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑈𝑥) ∈ ℋ)
543ad2antl3 1186 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑈𝑥) ∈ ℋ)
6 ax-hvdistr1 29370 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑈𝑥) ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐴 · (𝑈𝑥))))
71, 3, 5, 6syl3anc 1370 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐴 · (𝑈𝑥))))
8 hosval 30102 . . . . . . . 8 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥) = ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥)))
98oveq2d 7291 . . . . . . 7 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))))
1093expa 1117 . . . . . 6 (((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))))
11103adantl1 1165 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))))
12 homval 30103 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
13123expa 1117 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
14133adantl3 1167 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
15 homval 30103 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑈𝑥)))
16153expa 1117 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑈𝑥)))
17163adantl2 1166 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑈𝑥)))
1814, 17oveq12d 7293 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐴 · (𝑈𝑥))))
197, 11, 183eqtr4d 2788 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥)))
20 hoaddcl 30120 . . . . . . 7 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 +op 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
2120anim2i 617 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ)) → (𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 +op 𝑈): ℋ⟶ ℋ))
22213impb 1114 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 +op 𝑈): ℋ⟶ ℋ))
23 homval 30103 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 +op 𝑈): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)))
24233expa 1117 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 +op 𝑈): ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)))
2522, 24sylan 580 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)))
26 homulcl 30121 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
27 homulcl 30121 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
2826, 27anim12i 613 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ))
29283impdi 1349 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ))
30 hosval 30102 . . . . . 6 (((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥)))
31303expa 1117 . . . . 5 ((((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥)))
3229, 31sylan 580 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥)))
3319, 25, 323eqtr4d 2788 . . 3 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥))
3433ralrimiva 3103 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ∀𝑥 ∈ ℋ ((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥))
35 homulcl 30121 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 +op 𝑈): ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
3620, 35sylan2 593 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ)) → (𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
37363impb 1114 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
38 hoaddcl 30120 . . . . 5 (((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
3926, 27, 38syl2an 596 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
40393impdi 1349 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
41 hoeq 30122 . . 3 (((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ ∧ ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ ((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) ↔ (𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))))
4237, 40, 41syl2anc 584 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ ((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))‘𝑥) ↔ (𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈))))
4334, 42mpbid 231 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 396  w3a 1086   = wceq 1539  wcel 2106  wral 3064  wf 6429  cfv 6433  (class class class)co 7275  cc 10869  chba 29281   + cva 29282   · csm 29283   +op chos 29300   ·op chot 29301
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-hilex 29361  ax-hfvadd 29362  ax-hfvmul 29367  ax-hvdistr1 29370
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-id 5489  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-map 8617  df-hosum 30092  df-homul 30093
This theorem is referenced by:  hosubdi  30170  honegdi  30171  ho2times  30181  opsqrlem6  30507
  Copyright terms: Public domain W3C validator