Theorem homco1 31779

Description: Associative law for scalar product and composition of operators. (Contributed by NM, 13-Aug-2006.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
homco1	⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)))

Proof of Theorem homco1

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fvco3 6921	. . . . . 6 ⊢ ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)))
2	1	3ad2antl3 1188	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)))
3		fvco3 6921	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥) = (𝑇‘(𝑈‘𝑥)))
4	3	3ad2antl3 1188	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥) = (𝑇‘(𝑈‘𝑥)))
5	4	oveq2d 7362	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
6		ffvelcdm 7014	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑈‘𝑥) ∈ ℋ)
7		homval 31719	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (𝑈‘𝑥) ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
8	6, 7	syl3an3 1165	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
9	8	3expa 1118	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
10	9	exp43 436	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝑇: ℋ⟶ ℋ → (𝑈: ℋ⟶ ℋ → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥)))))))
11	10	3imp1 1348	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
12	5, 11	eqtr4d 2769	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)) = ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)))
13	2, 12	eqtr4d 2769	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
14		fco 6675	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
15		homval 31719	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
16	14, 15	syl3an2 1164	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
17	16	3expia 1121	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ)) → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥))))
18	17	3impb 1114	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥))))
19	18	imp 406	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
20	13, 19	eqtr4d 2769	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥))
21	20	ralrimiva 3124	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥))
22		homulcl 31737	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
23		fco 6675	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
24	22, 23	stoic3 1777	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
25		homulcl 31737	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
26	14, 25	sylan2 593	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ)) → (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
27	26	3impb 1114	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
28		hoeq 31738	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) ↔ ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))))
29	24, 27, 28	syl2anc 584	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) ↔ ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))))
30	21, 29	mpbid 232	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  ∀wral 3047   ∘ ccom 5620  ⟶wf 6477  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  ℂcc 11004   ℋchba 30897   ·_ℎ csm 30899   ·_op chot 30917

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 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5217  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668  ax-hilex 30977  ax-hfvmul 30983

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-ral 3048  df-rex 3057  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-op 4583  df-uni 4860  df-iun 4943  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-id 5511  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-map 8752  df-homul 31709

This theorem is referenced by:  opsqrlem1  32118