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

Theorem homulass 29493
Description: Scalar product associative law for Hilbert space operators. (Contributed by NM, 12-Aug-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
homulass ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇) = (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)))

Proof of Theorem homulass
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mulcl 10610 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → (𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ)
2 homval 29432 . . . . . . . . 9 (((𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)))
31, 2syl3an1 1157 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)))
433expia 1115 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝑥 ∈ ℋ → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥))))
543impa 1104 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝑥 ∈ ℋ → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥))))
65imp 407 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)))
7 homval 29432 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐵 · (𝑇𝑥)))
87oveq2d 7164 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
983expa 1112 . . . . . . 7 (((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1093adantl1 1160 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
11 ffvelrn 6845 . . . . . . . . . 10 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
12 ax-hvmulass 28698 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑇𝑥) ∈ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1311, 12syl3an3 1159 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
14133expa 1112 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1514exp43 437 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐵 ∈ ℂ → (𝑇: ℋ⟶ ℋ → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥)))))))
16153imp1 1341 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1710, 16eqtr4d 2864 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)))
186, 17eqtr4d 2864 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
19 homulcl 29450 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
20 homval 29432 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
2119, 20syl3an2 1158 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
22213expia 1115 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ)) → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥))))
23223impb 1109 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥))))
2423imp 407 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
2518, 24eqtr4d 2864 . . 3 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥))
2625ralrimiva 3187 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥))
27 homulcl 29450 . . . 4 (((𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
281, 27stoic3 1770 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
29 homulcl 29450 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
3019, 29sylan2 592 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ)) → (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
31303impb 1109 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
32 hoeq 29451 . . 3 ((((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) ↔ ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇) = (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))))
3328, 31, 32syl2anc 584 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) ↔ ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇) = (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))))
3426, 33mpbid 233 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇) = (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 207  wa 396  w3a 1081   = wceq 1530  wcel 2107  wral 3143  wf 6348  cfv 6352  (class class class)co 7148  cc 10524   · cmul 10531  chba 28610   · csm 28612   ·op chot 28630
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2798  ax-rep 5187  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326  ax-un 7451  ax-mulcl 10588  ax-hilex 28690  ax-hfvmul 28696  ax-hvmulass 28698
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3an 1083  df-tru 1533  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-ral 3148  df-rex 3149  df-reu 3150  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-csb 3888  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-op 4571  df-uni 4838  df-iun 4919  df-br 5064  df-opab 5126  df-mpt 5144  df-id 5459  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-iota 6312  df-fun 6354  df-fn 6355  df-f 6356  df-f1 6357  df-fo 6358  df-f1o 6359  df-fv 6360  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-map 8398  df-homul 29422
This theorem is referenced by:  homul12  29496  honegneg  29497  leopmul  29825  nmopleid  29830  opsqrlem1  29831  opsqrlem6  29836
  Copyright terms: Public domain W3C validator