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

Theorem hoadddi 31822
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 1192 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → 𝐴 ∈ ℂ)
2 ffvelcdm 7101 . . . . . . 7 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
323ad2antl2 1187 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
4 ffvelcdm 7101 . . . . . . 7 ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑈𝑥) ∈ ℋ)
543ad2antl3 1188 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑈𝑥) ∈ ℋ)
6 ax-hvdistr1 31027 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇𝑥) ∈ ℋ ∧ (𝑈𝑥) ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐴 · (𝑈𝑥))))
71, 3, 5, 6syl3anc 1373 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐴 · (𝑈𝑥))))
8 hosval 31759 . . . . . . . 8 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥) = ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥)))
98oveq2d 7447 . . . . . . 7 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))))
1093expa 1119 . . . . . 6 (((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))))
11103adantl1 1167 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 · ((𝑇𝑥) + (𝑈𝑥))))
12 homval 31760 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
13123expa 1119 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
14133adantl3 1169 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
15 homval 31760 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑈𝑥)))
16153expa 1119 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑈𝑥)))
17163adantl2 1168 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑈𝑥)))
1814, 17oveq12d 7449 . . . . 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 2787 . . . 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 31777 . . . . . . 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 1115 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 +op 𝑈): ℋ⟶ ℋ))
23 homval 31760 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 +op 𝑈): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝑇 +op 𝑈)‘𝑥)))
24233expa 1119 . . . . 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 31778 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
27 homulcl 31778 . . . . . . 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 1351 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op 𝑈): ℋ⟶ ℋ))
30 hosval 31759 . . . . . 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 1119 . . . . 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 2787 . . 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 3146 . 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 31778 . . . . 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 1115 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 +op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
38 hoaddcl 31777 . . . . 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 1351 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐴 ·op 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
41 hoeq 31779 . . 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 232 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 206  wa 395  w3a 1087   = wceq 1540  wcel 2108  wral 3061  wf 6557  cfv 6561  (class class class)co 7431  cc 11153  chba 30938   + cva 30939   · csm 30940   +op chos 30957   ·op chot 30958
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-hilex 31018  ax-hfvadd 31019  ax-hfvmul 31024  ax-hvdistr1 31027
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-id 5578  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-map 8868  df-hosum 31749  df-homul 31750
This theorem is referenced by:  hosubdi  31827  honegdi  31828  ho2times  31838  opsqrlem6  32164
  Copyright terms: Public domain W3C validator