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

Theorem hoadddir 29591
Description: Scalar product reverse distributive law for Hilbert space operators. (Contributed by NM, 25-Aug-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
hoadddir ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)))

Proof of Theorem hoadddir
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 addcl 10612 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
21anim1i 617 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ))
323impa 1107 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ))
4 homval 29528 . . . . . . 7 (((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)))
543expa 1115 . . . . . 6 ((((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)))
63, 5sylan 583 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)))
7 homval 29528 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
873expa 1115 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
983adantl2 1164 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
10 homval 29528 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐵 · (𝑇𝑥)))
11103expa 1115 . . . . . . . 8 (((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐵 · (𝑇𝑥)))
12113adantl1 1163 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐵 · (𝑇𝑥)))
139, 12oveq12d 7157 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))
14 ffvelrn 6830 . . . . . . . . . 10 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
15 ax-hvdistr2 28796 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑇𝑥) ∈ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1614, 15syl3an3 1162 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))
17163exp 1116 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐵 ∈ ℂ → ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))))
1817exp4a 435 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐵 ∈ ℂ → (𝑇: ℋ⟶ ℋ → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥)))))))
19183imp1 1344 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))
2013, 19eqtr4d 2839 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)))
216, 20eqtr4d 2839 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
22 homulcl 29546 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
23 homulcl 29546 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
2422, 23anim12i 615 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ))
25243impdir 1348 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ))
26 hosval 29527 . . . . . 6 (((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
27263expa 1115 . . . . 5 ((((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
2825, 27sylan 583 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
2921, 28eqtr4d 2839 . . 3 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥))
3029ralrimiva 3152 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥))
31 homulcl 29546 . . . 4 (((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
321, 31stoic3 1778 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
33 hoaddcl 29545 . . . . 5 (((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
3422, 23, 33syl2an 598 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
35343impdir 1348 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
36 hoeq 29547 . . 3 ((((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) ↔ ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))))
3732, 35, 36syl2anc 587 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) ↔ ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))))
3830, 37mpbid 235 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2112  wral 3109  wf 6324  cfv 6328  (class class class)co 7139  cc 10528   + caddc 10533  chba 28706   + cva 28707   · csm 28708   +op chos 28725   ·op chot 28726
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 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2176  ax-ext 2773  ax-rep 5157  ax-sep 5170  ax-nul 5177  ax-pow 5234  ax-pr 5298  ax-un 7445  ax-addcl 10590  ax-hilex 28786  ax-hfvadd 28787  ax-hfvmul 28792  ax-hvdistr2 28796
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2601  df-eu 2632  df-clab 2780  df-cleq 2794  df-clel 2873  df-nfc 2941  df-ne 2991  df-ral 3114  df-rex 3115  df-reu 3116  df-rab 3118  df-v 3446  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-nul 4247  df-if 4429  df-pw 4502  df-sn 4529  df-pr 4531  df-op 4535  df-uni 4804  df-iun 4886  df-br 5034  df-opab 5096  df-mpt 5114  df-id 5428  df-xp 5529  df-rel 5530  df-cnv 5531  df-co 5532  df-dm 5533  df-rn 5534  df-res 5535  df-ima 5536  df-iota 6287  df-fun 6330  df-fn 6331  df-f 6332  df-f1 6333  df-fo 6334  df-f1o 6335  df-fv 6336  df-ov 7142  df-oprab 7143  df-mpo 7144  df-map 8395  df-hosum 29517  df-homul 29518
This theorem is referenced by:  ho2times  29606
  Copyright terms: Public domain W3C validator