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

Theorem lnopmi 31253
Description: The scalar product of a linear operator is a linear operator. (Contributed by NM, 10-Mar-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
lnopm.1 ๐‘‡ โˆˆ LinOp
Assertion
Ref Expression
lnopmi (๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ (๐ด ยทop ๐‘‡) โˆˆ LinOp)

Proof of Theorem lnopmi
Dummy variables ๐‘ฅ ๐‘ฆ ๐‘ง are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lnopm.1 . . . 4 ๐‘‡ โˆˆ LinOp
21lnopfi 31222 . . 3 ๐‘‡: โ„‹โŸถ โ„‹
3 homulcl 31012 . . 3 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‡: โ„‹โŸถ โ„‹) โ†’ (๐ด ยทop ๐‘‡): โ„‹โŸถ โ„‹)
42, 3mpan2 690 . 2 (๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ (๐ด ยทop ๐‘‡): โ„‹โŸถ โ„‹)
5 hvmulcl 30266 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) โˆˆ โ„‹)
6 hvaddcl 30265 . . . . . . . 8 (((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹) โ†’ ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง) โˆˆ โ„‹)
75, 6sylan 581 . . . . . . 7 (((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹) โ†’ ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง) โˆˆ โ„‹)
8 homval 30994 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‡: โ„‹โŸถ โ„‹ โˆง ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง) โˆˆ โ„‹) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง))))
92, 8mp3an2 1450 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง) โˆˆ โ„‹) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง))))
107, 9sylan2 594 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹)) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง))))
11 id 22 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
122ffvelcdmi 7086 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ โ†’ (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ) โˆˆ โ„‹)
13 hvmulcl 30266 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ) โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) โˆˆ โ„‹)
1412, 13sylan2 594 . . . . . . . . 9 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) โˆˆ โ„‹)
152ffvelcdmi 7086 . . . . . . . . 9 (๐‘ง โˆˆ โ„‹ โ†’ (๐‘‡โ€˜๐‘ง) โˆˆ โ„‹)
16 ax-hvdistr1 30261 . . . . . . . . 9 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) โˆˆ โ„‹ โˆง (๐‘‡โ€˜๐‘ง) โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐ด ยทโ„Ž ((๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))) = ((๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))) +โ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))))
1711, 14, 15, 16syl3an 1161 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐ด ยทโ„Ž ((๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))) = ((๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))) +โ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))))
18173expb 1121 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹)) โ†’ (๐ด ยทโ„Ž ((๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))) = ((๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))) +โ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))))
191lnopli 31221 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐‘‡โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = ((๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง)))
20193expa 1119 . . . . . . . . 9 (((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐‘‡โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = ((๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง)))
2120oveq2d 7425 . . . . . . . 8 (((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง))) = (๐ด ยทโ„Ž ((๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))))
2221adantl 483 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹)) โ†’ (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง))) = (๐ด ยทโ„Ž ((๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))))
23 homval 30994 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‡: โ„‹โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)))
242, 23mp3an2 1450 . . . . . . . . . . . 12 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)))
2524adantrl 715 . . . . . . . . . . 11 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹)) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ)))
2625oveq2d 7425 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹)) โ†’ (๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) = (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))))
27 hvmulcom 30296 . . . . . . . . . . . 12 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ) โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))) = (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))))
2812, 27syl3an3 1166 . . . . . . . . . . 11 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))) = (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))))
29283expb 1121 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹)) โ†’ (๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))) = (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))))
3026, 29eqtr4d 2776 . . . . . . . . 9 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹)) โ†’ (๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))))
31 homval 30994 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘‡: โ„‹โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง)))
322, 31mp3an2 1450 . . . . . . . . 9 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง)))
3330, 32oveqan12d 7428 . . . . . . . 8 (((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง (๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹)) โˆง (๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹)) โ†’ ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง)) = ((๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))) +โ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))))
3433anandis 677 . . . . . . 7 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹)) โ†’ ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง)) = ((๐ด ยทโ„Ž (๐‘ฅ ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ฆ))) +โ„Ž (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜๐‘ง))))
3518, 22, 343eqtr4rd 2784 . . . . . 6 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹)) โ†’ ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง)) = (๐ด ยทโ„Ž (๐‘‡โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง))))
3610, 35eqtr4d 2776 . . . . 5 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‹)) โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง)))
3736exp32 422 . . . 4 (๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โ†’ (๐‘ง โˆˆ โ„‹ โ†’ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง)))))
3837ralrimdv 3153 . . 3 (๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹) โ†’ โˆ€๐‘ง โˆˆ โ„‹ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง))))
3938ralrimivv 3199 . 2 (๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆ€๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ โˆ€๐‘ง โˆˆ โ„‹ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง)))
40 ellnop 31111 . 2 ((๐ด ยทop ๐‘‡) โˆˆ LinOp โ†” ((๐ด ยทop ๐‘‡): โ„‹โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆ€๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ โˆ€๐‘ง โˆˆ โ„‹ ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜((๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐‘ฆ) +โ„Ž ๐‘ง)) = ((๐‘ฅ ยทโ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ฆ)) +โ„Ž ((๐ด ยทop ๐‘‡)โ€˜๐‘ง))))
414, 39, 40sylanbrc 584 1 (๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ (๐ด ยทop ๐‘‡) โˆˆ LinOp)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 397   = wceq 1542   โˆˆ wcel 2107  โˆ€wral 3062  โŸถwf 6540  โ€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  โ„‚cc 11108   โ„‹chba 30172   +โ„Ž cva 30173   ยทโ„Ž csm 30174   ยทop chot 30192  LinOpclo 30200
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-mulcom 11174  ax-hilex 30252  ax-hfvadd 30253  ax-hfvmul 30258  ax-hvmulass 30260  ax-hvdistr1 30261
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-ral 3063  df-rex 3072  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-id 5575  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-map 8822  df-homul 30984  df-lnop 31094
This theorem is referenced by:  lnophdi  31255  bdophmi  31285
  Copyright terms: Public domain W3C validator