Theorem homco1 31961

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 6962	. . . . . 6 ⊢ ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)))
2	1	3ad2antl3 1200	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)))
3		fvco3 6962	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥) = (𝑇‘(𝑈‘𝑥)))
4	3	3ad2antl3 1200	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥) = (𝑇‘(𝑈‘𝑥)))
5	4	oveq2d 7407	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
6		ffvelcdm 7057	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑈‘𝑥) ∈ ℋ)
7		homval 31901	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (𝑈‘𝑥) ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
8	6, 7	syl3an3 1177	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
9	8	3expa 1130	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝑈: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥))))
10	9	exp43 440	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (𝑇: ℋ⟶ ℋ → (𝑈: ℋ⟶ ℋ → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op 𝑇)‘(𝑈‘𝑥)) = (𝐴 ·ℎ (𝑇‘(𝑈‘𝑥)))))))
11	10	3imp1 1360	. . . . . 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 2799	. . . . 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 2799	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
14		fco 6711	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
15		homval 31901	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
16	14, 15	syl3an2 1176	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥)))
17	16	3expia 1133	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ)) → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥))))
18	17	3impb 1126	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥) = (𝐴 ·ℎ ((𝑇 ∘ 𝑈)‘𝑥))))
19	18	imp 410	. . . 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 2799	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥))
21	20	ralrimiva 3153	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈))‘𝑥))
22		homulcl 31919	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
23		fco 6711	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
24	22, 23	stoic3 1795	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ)
25		homulcl 31919	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇 ∘ 𝑈): ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
26	14, 25	sylan2 602	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ)) → (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
27	26	3impb 1126	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)): ℋ⟶ ℋ)
28		hoeq 31920	. . 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 593	. 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 234	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑈: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) ∘ 𝑈) = (𝐴 ·op (𝑇 ∘ 𝑈)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   ∧ w3a 1097   = wceq 1559   ∈ wcel 2141  ∀wral 3075   ∘ ccom 5647  ⟶wf 6512  ‘cfv 6516  (class class class)co 7391  ℂcc 11065   ℋchba 31079   ·_ℎ csm 31081   ·_op chot 31099

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1814  ax-4 1828  ax-5 1929  ax-6 1986  ax-7 2027  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5224  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5319  ax-pr 5387  ax-un 7713  ax-hilex 31159  ax-hfvmul 31165

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3an 1099  df-tru 1562  df-fal 1572  df-ex 1799  df-nf 1803  df-sb 2090  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3076  df-rex 3086  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-nul 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4580  df-pr 4582  df-op 4586  df-uni 4863  df-iun 4948  df-br 5098  df-opab 5160  df-mpt 5179  df-id 5538  df-xp 5649  df-rel 5650  df-cnv 5651  df-co 5652  df-dm 5653  df-rn 5654  df-res 5655  df-ima 5656  df-iota 6472  df-fun 6518  df-fn 6519  df-f 6520  df-f1 6521  df-fo 6522  df-f1o 6523  df-fv 6524  df-ov 7394  df-oprab 7395  df-mpo 7396  df-map 8804  df-homul 31891

This theorem is referenced by:  opsqrlem1  32300