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Theorem nmopcoadji 29793
Description: The norm of an operator composed with its adjoint. Part of Theorem 3.11(vi) of [Beran] p. 106. (Contributed by NM, 8-Mar-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
nmopcoadj.1 𝑇 ∈ BndLinOp
Assertion
Ref Expression
nmopcoadji (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) = ((normop𝑇)↑2)

Proof of Theorem nmopcoadji
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nmopcoadj.1 . . . . . . 7 𝑇 ∈ BndLinOp
2 adjbdlnb 29776 . . . . . . 7 (𝑇 ∈ BndLinOp ↔ (adj𝑇) ∈ BndLinOp)
31, 2mpbi 231 . . . . . 6 (adj𝑇) ∈ BndLinOp
4 bdopf 29554 . . . . . 6 ((adj𝑇) ∈ BndLinOp → (adj𝑇): ℋ⟶ ℋ)
53, 4ax-mp 5 . . . . 5 (adj𝑇): ℋ⟶ ℋ
6 bdopf 29554 . . . . . 6 (𝑇 ∈ BndLinOp → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
71, 6ax-mp 5 . . . . 5 𝑇: ℋ⟶ ℋ
85, 7hocofi 29458 . . . 4 ((adj𝑇) ∘ 𝑇): ℋ⟶ ℋ
9 nmopre 29562 . . . . . . 7 (𝑇 ∈ BndLinOp → (normop𝑇) ∈ ℝ)
101, 9ax-mp 5 . . . . . 6 (normop𝑇) ∈ ℝ
1110resqcli 13542 . . . . 5 ((normop𝑇)↑2) ∈ ℝ
12 rexr 10679 . . . . 5 (((normop𝑇)↑2) ∈ ℝ → ((normop𝑇)↑2) ∈ ℝ*)
1311, 12ax-mp 5 . . . 4 ((normop𝑇)↑2) ∈ ℝ*
14 nmopub 29600 . . . 4 ((((adj𝑇) ∘ 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ ((normop𝑇)↑2) ∈ ℝ*) → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ≤ ((normop𝑇)↑2) ↔ ∀𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ≤ ((normop𝑇)↑2))))
158, 13, 14mp2an 688 . . 3 ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ≤ ((normop𝑇)↑2) ↔ ∀𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ≤ ((normop𝑇)↑2)))
165, 7hocoi 29456 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → (((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥) = ((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)))
1716fveq2d 6670 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℋ → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) = (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))))
1817adantr 481 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) = (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))))
197ffvelrni 6845 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℋ → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
205ffvelrni 6845 . . . . . . . . 9 ((𝑇𝑥) ∈ ℋ → ((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ∈ ℋ)
21 normcl 28817 . . . . . . . . 9 (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ∈ ℋ → (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ)
2219, 20, 213syl 18 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ)
2322adantr 481 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ)
24 nmopre 29562 . . . . . . . . . 10 ((adj𝑇) ∈ BndLinOp → (normop‘(adj𝑇)) ∈ ℝ)
253, 24ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (normop‘(adj𝑇)) ∈ ℝ
26 normcl 28817 . . . . . . . . . 10 ((𝑇𝑥) ∈ ℋ → (norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
2719, 26syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℋ → (norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
28 remulcl 10614 . . . . . . . . 9 (((normop‘(adj𝑇)) ∈ ℝ ∧ (norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ) → ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ)
2925, 27, 28sylancr 587 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ)
3029adantr 481 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ)
3125, 10remulcli 10649 . . . . . . . 8 ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)) ∈ ℝ
3231a1i 11 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)) ∈ ℝ)
333nmbdoplbi 29716 . . . . . . . . 9 ((𝑇𝑥) ∈ ℋ → (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ≤ ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))))
3419, 33syl 17 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ≤ ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))))
3534adantr 481 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ≤ ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))))
3627adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ)
3710a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (normop𝑇) ∈ ℝ)
38 normcl 28817 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℋ → (norm𝑥) ∈ ℝ)
39 remulcl 10614 . . . . . . . . . . 11 (((normop𝑇) ∈ ℝ ∧ (norm𝑥) ∈ ℝ) → ((normop𝑇) · (norm𝑥)) ∈ ℝ)
4010, 38, 39sylancr 587 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℋ → ((normop𝑇) · (norm𝑥)) ∈ ℝ)
4140adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop𝑇) · (norm𝑥)) ∈ ℝ)
421nmbdoplbi 29716 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℋ → (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ ((normop𝑇) · (norm𝑥)))
4342adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ ((normop𝑇) · (norm𝑥)))
44 1re 10633 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ ℝ
45 nmopge0 29603 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑇: ℋ⟶ ℋ → 0 ≤ (normop𝑇))
461, 6, 45mp2b 10 . . . . . . . . . . . . . 14 0 ≤ (normop𝑇)
4710, 46pm3.2i 471 . . . . . . . . . . . . 13 ((normop𝑇) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (normop𝑇))
48 lemul2a 11487 . . . . . . . . . . . . 13 ((((norm𝑥) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ ((normop𝑇) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (normop𝑇))) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop𝑇) · (norm𝑥)) ≤ ((normop𝑇) · 1))
4947, 48mp3anl3 1450 . . . . . . . . . . . 12 ((((norm𝑥) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop𝑇) · (norm𝑥)) ≤ ((normop𝑇) · 1))
5044, 49mpanl2 697 . . . . . . . . . . 11 (((norm𝑥) ∈ ℝ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop𝑇) · (norm𝑥)) ≤ ((normop𝑇) · 1))
5138, 50sylan 580 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop𝑇) · (norm𝑥)) ≤ ((normop𝑇) · 1))
5210recni 10647 . . . . . . . . . . 11 (normop𝑇) ∈ ℂ
5352mulid1i 10637 . . . . . . . . . 10 ((normop𝑇) · 1) = (normop𝑇)
5451, 53breqtrdi 5103 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop𝑇) · (norm𝑥)) ≤ (normop𝑇))
5536, 41, 37, 43, 54letrd 10789 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (normop𝑇))
56 nmopge0 29603 . . . . . . . . . . 11 ((adj𝑇): ℋ⟶ ℋ → 0 ≤ (normop‘(adj𝑇)))
573, 4, 56mp2b 10 . . . . . . . . . 10 0 ≤ (normop‘(adj𝑇))
5825, 57pm3.2i 471 . . . . . . . . 9 ((normop‘(adj𝑇)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (normop‘(adj𝑇)))
59 lemul2a 11487 . . . . . . . . 9 ((((norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ ∧ (normop𝑇) ∈ ℝ ∧ ((normop‘(adj𝑇)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (normop‘(adj𝑇)))) ∧ (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (normop𝑇)) → ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))) ≤ ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)))
6058, 59mp3anl3 1450 . . . . . . . 8 ((((norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ ∧ (normop𝑇) ∈ ℝ) ∧ (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (normop𝑇)) → ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))) ≤ ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)))
6136, 37, 55, 60syl21anc 835 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘(adj𝑇)) · (norm‘(𝑇𝑥))) ≤ ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)))
6223, 30, 32, 35, 61letrd 10789 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ≤ ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)))
6318, 62eqbrtrd 5084 . . . . 5 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ≤ ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)))
641nmopadji 29782 . . . . . . 7 (normop‘(adj𝑇)) = (normop𝑇)
6564oveq1i 7161 . . . . . 6 ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)) = ((normop𝑇) · (normop𝑇))
6652sqvali 13536 . . . . . 6 ((normop𝑇)↑2) = ((normop𝑇) · (normop𝑇))
6765, 66eqtr4i 2851 . . . . 5 ((normop‘(adj𝑇)) · (normop𝑇)) = ((normop𝑇)↑2)
6863, 67breqtrdi 5103 . . . 4 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ≤ ((normop𝑇)↑2))
6968ex 413 . . 3 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm𝑥) ≤ 1 → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ≤ ((normop𝑇)↑2)))
7015, 69mprgbir 3157 . 2 (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ≤ ((normop𝑇)↑2)
71 nmopge0 29603 . . . . . . . 8 (((adj𝑇) ∘ 𝑇): ℋ⟶ ℋ → 0 ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
728, 71ax-mp 5 . . . . . . 7 0 ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))
733, 1bdopcoi 29790 . . . . . . . . 9 ((adj𝑇) ∘ 𝑇) ∈ BndLinOp
74 nmopre 29562 . . . . . . . . 9 (((adj𝑇) ∘ 𝑇) ∈ BndLinOp → (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ∈ ℝ)
7573, 74ax-mp 5 . . . . . . . 8 (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ∈ ℝ
7675sqrtcli 14724 . . . . . . 7 (0 ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) → (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ∈ ℝ)
77 rexr 10679 . . . . . . 7 ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ∈ ℝ → (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ∈ ℝ*)
7872, 76, 77mp2b 10 . . . . . 6 (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ∈ ℝ*
79 nmopub 29600 . . . . . 6 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ∈ ℝ*) → ((normop𝑇) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ↔ ∀𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 → (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))))))
807, 78, 79mp2an 688 . . . . 5 ((normop𝑇) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ↔ ∀𝑥 ∈ ℋ ((norm𝑥) ≤ 1 → (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))))
8119, 20syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℋ → ((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ∈ ℋ)
82 hicl 28772 . . . . . . . . . . . 12 ((((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ∈ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥) ∈ ℂ)
8381, 82mpancom 684 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℋ → (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥) ∈ ℂ)
8483abscld 14789 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℋ → (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)) ∈ ℝ)
8584adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)) ∈ ℝ)
8622, 38remulcld 10663 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)) ∈ ℝ)
8786adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)) ∈ ℝ)
8875a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ∈ ℝ)
89 bcs 28873 . . . . . . . . . . 11 ((((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ∈ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)) ≤ ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)))
9081, 89mpancom 684 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℋ → (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)) ≤ ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)))
9190adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)) ≤ ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)))
925, 7hococli 29457 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℋ → (((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥) ∈ ℋ)
93 normcl 28817 . . . . . . . . . . . 12 ((((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥) ∈ ℋ → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ∈ ℝ)
9492, 93syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℋ → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ∈ ℝ)
9594adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ∈ ℝ)
9638adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm𝑥) ∈ ℝ)
97 normge0 28818 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ∈ ℋ → 0 ≤ (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))))
9819, 20, 973syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℋ → 0 ≤ (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))))
9922, 98jca 512 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)))))
10099adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)))))
101 simpr 485 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm𝑥) ≤ 1)
102 lemul2a 11487 . . . . . . . . . . . . 13 ((((norm𝑥) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))))) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)) ≤ ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · 1))
10344, 102mp3anl2 1449 . . . . . . . . . . . 12 ((((norm𝑥) ∈ ℝ ∧ ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))))) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)) ≤ ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · 1))
10496, 100, 101, 103syl21anc 835 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)) ≤ ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · 1))
10522recnd 10661 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℋ → (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) ∈ ℂ)
106105mulid1d 10650 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · 1) = (norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))))
107106, 17eqtr4d 2863 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · 1) = (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)))
108107adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · 1) = (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)))
109104, 108breqtrd 5088 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)) ≤ (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)))
110 remulcl 10614 . . . . . . . . . . . . 13 (((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ∈ ℝ ∧ (norm𝑥) ∈ ℝ) → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)) ∈ ℝ)
11175, 38, 110sylancr 587 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℋ → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)) ∈ ℝ)
112111adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)) ∈ ℝ)
11373nmbdoplbi 29716 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℋ → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ≤ ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)))
114113adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ≤ ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)))
11575, 72pm3.2i 471 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
116 lemul2a 11487 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((norm𝑥) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)) ≤ ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · 1))
117115, 116mp3anl3 1450 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((norm𝑥) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)) ≤ ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · 1))
11844, 117mpanl2 697 . . . . . . . . . . . . 13 (((norm𝑥) ∈ ℝ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)) ≤ ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · 1))
11938, 118sylan 580 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)) ≤ ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · 1))
12075recni 10647 . . . . . . . . . . . . 13 (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ∈ ℂ
121120mulid1i 10637 . . . . . . . . . . . 12 ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · 1) = (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))
122119, 121breqtrdi 5103 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) · (norm𝑥)) ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
12395, 112, 88, 114, 122letrd 10789 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(((adj𝑇) ∘ 𝑇)‘𝑥)) ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
12487, 95, 88, 109, 123letrd 10789 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘((adj𝑇)‘(𝑇𝑥))) · (norm𝑥)) ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
12585, 87, 88, 91, 124letrd 10789 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)) ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
126 resqcl 13483 . . . . . . . . . . . 12 ((norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ → ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) ∈ ℝ)
127 sqge0 13494 . . . . . . . . . . . 12 ((norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ → 0 ≤ ((norm‘(𝑇𝑥))↑2))
128126, 127absidd 14775 . . . . . . . . . . 11 ((norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ → (abs‘((norm‘(𝑇𝑥))↑2)) = ((norm‘(𝑇𝑥))↑2))
12919, 26, 1283syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℋ → (abs‘((norm‘(𝑇𝑥))↑2)) = ((norm‘(𝑇𝑥))↑2))
130 normsq 28826 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑇𝑥) ∈ ℋ → ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) = ((𝑇𝑥) ·ih (𝑇𝑥)))
13119, 130syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) = ((𝑇𝑥) ·ih (𝑇𝑥)))
132 bdopadj 29774 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((adj𝑇) ∈ BndLinOp → (adj𝑇) ∈ dom adj)
1333, 132ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15 (adj𝑇) ∈ dom adj
134 adj2 29626 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((adj𝑇) ∈ dom adj ∧ (𝑇𝑥) ∈ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥) = ((𝑇𝑥) ·ih ((adj‘(adj𝑇))‘𝑥)))
135133, 134mp3an1 1441 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑇𝑥) ∈ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥) = ((𝑇𝑥) ·ih ((adj‘(adj𝑇))‘𝑥)))
13619, 135mpancom 684 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℋ → (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥) = ((𝑇𝑥) ·ih ((adj‘(adj𝑇))‘𝑥)))
137 bdopadj 29774 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑇 ∈ BndLinOp → 𝑇 ∈ dom adj)
138 adjadj 29628 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑇 ∈ dom adj → (adj‘(adj𝑇)) = 𝑇)
1391, 137, 138mp2b 10 . . . . . . . . . . . . . . 15 (adj‘(adj𝑇)) = 𝑇
140139fveq1i 6667 . . . . . . . . . . . . . 14 ((adj‘(adj𝑇))‘𝑥) = (𝑇𝑥)
141140oveq2i 7162 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑇𝑥) ·ih ((adj‘(adj𝑇))‘𝑥)) = ((𝑇𝑥) ·ih (𝑇𝑥))
142136, 141syl6req 2877 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℋ → ((𝑇𝑥) ·ih (𝑇𝑥)) = (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥))
143131, 142eqtrd 2860 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) = (((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥))
144143fveq2d 6670 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℋ → (abs‘((norm‘(𝑇𝑥))↑2)) = (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)))
145129, 144eqtr3d 2862 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) = (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)))
146145adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) = (abs‘(((adj𝑇)‘(𝑇𝑥)) ·ih 𝑥)))
14775sqsqrti 14728 . . . . . . . . . 10 (0 ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) → ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2) = (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
1488, 71, 147mp2b 10 . . . . . . . . 9 ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2) = (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))
149148a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2) = (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
150125, 146, 1493brtr4d 5094 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) ≤ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2))
151 normge0 28818 . . . . . . . . . 10 ((𝑇𝑥) ∈ ℋ → 0 ≤ (norm‘(𝑇𝑥)))
15219, 151syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℋ → 0 ≤ (norm‘(𝑇𝑥)))
1538, 71, 76mp2b 10 . . . . . . . . . 10 (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ∈ ℝ
15475sqrtge0i 14729 . . . . . . . . . . 11 (0 ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) → 0 ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))))
1558, 71, 154mp2b 10 . . . . . . . . . 10 0 ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
156 le2sq 13492 . . . . . . . . . 10 ((((norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (norm‘(𝑇𝑥))) ∧ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))))) → ((norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ↔ ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) ≤ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2)))
157153, 155, 156mpanr12 701 . . . . . . . . 9 (((norm‘(𝑇𝑥)) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (norm‘(𝑇𝑥))) → ((norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ↔ ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) ≤ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2)))
15827, 152, 157syl2anc 584 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ↔ ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) ≤ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2)))
159158adantr 481 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → ((norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ↔ ((norm‘(𝑇𝑥))↑2) ≤ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2)))
160150, 159mpbird 258 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ (norm𝑥) ≤ 1) → (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))))
161160ex 413 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℋ → ((norm𝑥) ≤ 1 → (norm‘(𝑇𝑥)) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))))
16280, 161mprgbir 3157 . . . 4 (normop𝑇) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))
16310, 153le2sqi 13546 . . . . 5 ((0 ≤ (normop𝑇) ∧ 0 ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))) → ((normop𝑇) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ↔ ((normop𝑇)↑2) ≤ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2)))
16446, 155, 163mp2an 688 . . . 4 ((normop𝑇) ≤ (√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))) ↔ ((normop𝑇)↑2) ≤ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2))
165162, 164mpbi 231 . . 3 ((normop𝑇)↑2) ≤ ((√‘(normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)))↑2)
166165, 148breqtri 5087 . 2 ((normop𝑇)↑2) ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))
16775, 11letri3i 10748 . 2 ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) = ((normop𝑇)↑2) ↔ ((normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) ≤ ((normop𝑇)↑2) ∧ ((normop𝑇)↑2) ≤ (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇))))
16870, 166, 167mpbir2an 707 1 (normop‘((adj𝑇) ∘ 𝑇)) = ((normop𝑇)↑2)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 207  wa 396   = wceq 1530  wcel 2106  wral 3142   class class class wbr 5062  dom cdm 5553  ccom 5557  wf 6347  cfv 6351  (class class class)co 7151  cc 10527  cr 10528  0cc0 10529  1c1 10530   · cmul 10534  *cxr 10666  cle 10668  2c2 11684  cexp 13422  csqrt 14585  abscabs 14586  chba 28611   ·ih csp 28614  normcno 28615  normopcnop 28637  BndLinOpcbo 28640  adjcado 28647
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 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2152  ax-12 2167  ax-13 2385  ax-ext 2796  ax-rep 5186  ax-sep 5199  ax-nul 5206  ax-pow 5262  ax-pr 5325  ax-un 7454  ax-inf2 9096  ax-cc 9849  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606  ax-pre-sup 10607  ax-addf 10608  ax-mulf 10609  ax-hilex 28691  ax-hfvadd 28692  ax-hvcom 28693  ax-hvass 28694  ax-hv0cl 28695  ax-hvaddid 28696  ax-hfvmul 28697  ax-hvmulid 28698  ax-hvmulass 28699  ax-hvdistr1 28700  ax-hvdistr2 28701  ax-hvmul0 28702  ax-hfi 28771  ax-his1 28774  ax-his2 28775  ax-his3 28776  ax-his4 28777  ax-hcompl 28894
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-fal 1543  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2615  df-eu 2649  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2897  df-nfc 2967  df-ne 3021  df-nel 3128  df-ral 3147  df-rex 3148  df-reu 3149  df-rmo 3150  df-rab 3151  df-v 3501  df-sbc 3776  df-csb 3887  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3955  df-pss 3957  df-nul 4295  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4564  df-pr 4566  df-tp 4568  df-op 4570  df-uni 4837  df-int 4874  df-iun 4918  df-iin 4919  df-br 5063  df-opab 5125  df-mpt 5143  df-tr 5169  df-id 5458  df-eprel 5463  df-po 5472  df-so 5473  df-fr 5512  df-se 5513  df-we 5514  df-xp 5559  df-rel 5560  df-cnv 5561  df-co 5562  df-dm 5563  df-rn 5564  df-res 5565  df-ima 5566  df-pred 6145  df-ord 6191  df-on 6192  df-lim 6193  df-suc 6194  df-iota 6311  df-fun 6353  df-fn 6354  df-f 6355  df-f1 6356  df-fo 6357  df-f1o 6358  df-fv 6359  df-isom 6360  df-riota 7109  df-ov 7154  df-oprab 7155  df-mpo 7156  df-of 7402  df-om 7572  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-supp 7825  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-1o 8096  df-2o 8097  df-oadd 8100  df-omul 8101  df-er 8282  df-map 8401  df-pm 8402  df-ixp 8454  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-fin 8505  df-fsupp 8826  df-fi 8867  df-sup 8898  df-inf 8899  df-oi 8966  df-card 9360  df-acn 9363  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-div 11290  df-nn 11631  df-2 11692  df-3 11693  df-4 11694  df-5 11695  df-6 11696  df-7 11697  df-8 11698  df-9 11699  df-n0 11890  df-z 11974  df-dec 12091  df-uz 12236  df-q 12341  df-rp 12383  df-xneg 12500  df-xadd 12501  df-xmul 12502  df-ioo 12735  df-ico 12737  df-icc 12738  df-fz 12886  df-fzo 13027  df-fl 13155  df-seq 13363  df-exp 13423  df-hash 13684  df-cj 14451  df-re 14452  df-im 14453  df-sqrt 14587  df-abs 14588  df-clim 14838  df-rlim 14839  df-sum 15036  df-struct 16477  df-ndx 16478  df-slot 16479  df-base 16481  df-sets 16482  df-ress 16483  df-plusg 16570  df-mulr 16571  df-starv 16572  df-sca 16573  df-vsca 16574  df-ip 16575  df-tset 16576  df-ple 16577  df-ds 16579  df-unif 16580  df-hom 16581  df-cco 16582  df-rest 16688  df-topn 16689  df-0g 16707  df-gsum 16708  df-topgen 16709  df-pt 16710  df-prds 16713  df-xrs 16767  df-qtop 16772  df-imas 16773  df-xps 16775  df-mre 16849  df-mrc 16850  df-acs 16852  df-mgm 17844  df-sgrp 17892  df-mnd 17903  df-submnd 17947  df-mulg 18157  df-cntz 18379  df-cmn 18830  df-psmet 20453  df-xmet 20454  df-met 20455  df-bl 20456  df-mopn 20457  df-fbas 20458  df-fg 20459  df-cnfld 20462  df-top 21418  df-topon 21435  df-topsp 21457  df-bases 21470  df-cld 21543  df-ntr 21544  df-cls 21545  df-nei 21622  df-cn 21751  df-cnp 21752  df-lm 21753  df-t1 21838  df-haus 21839  df-tx 22086  df-hmeo 22279  df-fil 22370  df-fm 22462  df-flim 22463  df-flf 22464  df-xms 22845  df-ms 22846  df-tms 22847  df-cfil 23773  df-cau 23774  df-cmet 23775  df-grpo 28185  df-gid 28186  df-ginv 28187  df-gdiv 28188  df-ablo 28237  df-vc 28251  df-nv 28284  df-va 28287  df-ba 28288  df-sm 28289  df-0v 28290  df-vs 28291  df-nmcv 28292  df-ims 28293  df-dip 28393  df-ssp 28414  df-lno 28436  df-nmoo 28437  df-0o 28439  df-ph 28505  df-cbn 28555  df-hnorm 28660  df-hba 28661  df-hvsub 28663  df-hlim 28664  df-hcau 28665  df-sh 28899  df-ch 28913  df-oc 28944  df-ch0 28945  df-shs 29000  df-pjh 29087  df-h0op 29440  df-nmop 29531  df-cnop 29532  df-lnop 29533  df-bdop 29534  df-unop 29535  df-hmop 29536  df-nmfn 29537  df-nlfn 29538  df-cnfn 29539  df-lnfn 29540  df-adjh 29541
This theorem is referenced by:  nmopcoadj2i  29794
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