Theorem nmopleid 30910

Description: A nonzero, bounded Hermitian operator divided by its norm is less than or equal to the identity operator. (Contributed by NM, 12-Aug-2006.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
nmopleid	⊢ ((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ ∧ 𝑇 ≠ 0hop ) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op 𝑇) ≤op Iop )

Proof of Theorem nmopleid

Step	Hyp	Ref	Expression
1		hmoplin 30713	. . . . 5 ⊢ (𝑇 ∈ HrmOp → 𝑇 ∈ LinOp)
2		nmlnopne0 30770	. . . . . 6 ⊢ (𝑇 ∈ LinOp → ((normop‘𝑇) ≠ 0 ↔ 𝑇 ≠ 0hop ))
3	2	biimpar 479	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ LinOp ∧ 𝑇 ≠ 0hop ) → (normop‘𝑇) ≠ 0)
4	1, 3	sylan 581	. . . 4 ⊢ ((𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ≠ 0hop ) → (normop‘𝑇) ≠ 0)
5	4	adantlr 714	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ 𝑇 ≠ 0hop ) → (normop‘𝑇) ≠ 0)
6		rereccl 11832	. . . . . 6 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℝ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (1 / (normop‘𝑇)) ∈ ℝ)
7	6	adantll 713	. . . . 5 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (1 / (normop‘𝑇)) ∈ ℝ)
8		simpll 766	. . . . 5 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → 𝑇 ∈ HrmOp)
9		idhmop 30753	. . . . . . 7 ⊢ Iop ∈ HrmOp
10		hmopm 30792	. . . . . . 7 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℝ ∧ Iop ∈ HrmOp) → ((normop‘𝑇) ·op Iop ) ∈ HrmOp)
11	9, 10	mpan2 690	. . . . . 6 ⊢ ((normop‘𝑇) ∈ ℝ → ((normop‘𝑇) ·op Iop ) ∈ HrmOp)
12	11	ad2antlr 726	. . . . 5 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → ((normop‘𝑇) ·op Iop ) ∈ HrmOp)
13		simplr 768	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (normop‘𝑇) ∈ ℝ)
14		hmopf 30645	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑇 ∈ HrmOp → 𝑇: ℋ⟶ ℋ)
15		nmopgt0 30683	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑇: ℋ⟶ ℋ → ((normop‘𝑇) ≠ 0 ↔ 0 < (normop‘𝑇)))
16	15	biimpa 478	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → 0 < (normop‘𝑇))
17	14, 16	sylan 581	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → 0 < (normop‘𝑇))
18	17	adantlr 714	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → 0 < (normop‘𝑇))
19	13, 18	recgt0d 12048	. . . . . 6 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → 0 < (1 / (normop‘𝑇)))
20		0re 11116	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ ℝ
21		ltle 11202	. . . . . . . 8 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ (1 / (normop‘𝑇)) ∈ ℝ) → (0 < (1 / (normop‘𝑇)) → 0 ≤ (1 / (normop‘𝑇))))
22	20, 6, 21	sylancr 588	. . . . . . 7 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℝ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (0 < (1 / (normop‘𝑇)) → 0 ≤ (1 / (normop‘𝑇))))
23	22	adantll 713	. . . . . 6 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (0 < (1 / (normop‘𝑇)) → 0 ≤ (1 / (normop‘𝑇))))
24	19, 23	mpd 15	. . . . 5 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → 0 ≤ (1 / (normop‘𝑇)))
25		leopnmid 30909	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) → 𝑇 ≤op ((normop‘𝑇) ·op Iop ))
26	25	adantr 482	. . . . 5 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → 𝑇 ≤op ((normop‘𝑇) ·op Iop ))
27		leopmul2i 30906	. . . . 5 ⊢ ((((1 / (normop‘𝑇)) ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ ((normop‘𝑇) ·op Iop ) ∈ HrmOp) ∧ (0 ≤ (1 / (normop‘𝑇)) ∧ 𝑇 ≤op ((normop‘𝑇) ·op Iop ))) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op 𝑇) ≤op ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )))
28	7, 8, 12, 24, 26, 27	syl32anc 1379	. . . 4 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op 𝑇) ≤op ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )))
29		recn 11100	. . . . . 6 ⊢ ((normop‘𝑇) ∈ ℝ → (normop‘𝑇) ∈ ℂ)
30		reccl 11779	. . . . . . . . 9 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (1 / (normop‘𝑇)) ∈ ℂ)
31		simpl 484	. . . . . . . . 9 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (normop‘𝑇) ∈ ℂ)
32		hoif 30525	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Iop : ℋ–1-1-onto→ ℋ
33		f1of 6782	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ( Iop : ℋ–1-1-onto→ ℋ → Iop : ℋ⟶ ℋ)
34	32, 33	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 ⊢ Iop : ℋ⟶ ℋ
35		homulass 30573	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((1 / (normop‘𝑇)) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℂ ∧ Iop : ℋ⟶ ℋ) → (((1 / (normop‘𝑇)) · (normop‘𝑇)) ·op Iop ) = ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )))
36	34, 35	mp3an3 1451	. . . . . . . . 9 ⊢ (((1 / (normop‘𝑇)) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℂ) → (((1 / (normop‘𝑇)) · (normop‘𝑇)) ·op Iop ) = ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )))
37	30, 31, 36	syl2anc 585	. . . . . . . 8 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (((1 / (normop‘𝑇)) · (normop‘𝑇)) ·op Iop ) = ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )))
38		recid2 11787	. . . . . . . . 9 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → ((1 / (normop‘𝑇)) · (normop‘𝑇)) = 1)
39	38	oveq1d 7367	. . . . . . . 8 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → (((1 / (normop‘𝑇)) · (normop‘𝑇)) ·op Iop ) = (1 ·op Iop ))
40	37, 39	eqtr3d 2780	. . . . . . 7 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )) = (1 ·op Iop ))
41		homulid2 30571	. . . . . . . 8 ⊢ ( Iop : ℋ⟶ ℋ → (1 ·op Iop ) = Iop )
42	34, 41	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (1 ·op Iop ) = Iop
43	40, 42	eqtrdi 2794	. . . . . 6 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℂ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )) = Iop )
44	29, 43	sylan 581	. . . . 5 ⊢ (((normop‘𝑇) ∈ ℝ ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )) = Iop )
45	44	adantll 713	. . . 4 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op ((normop‘𝑇) ·op Iop )) = Iop )
46	28, 45	breqtrd 5130	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ (normop‘𝑇) ≠ 0) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op 𝑇) ≤op Iop )
47	5, 46	syldan 592	. 2 ⊢ (((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ) ∧ 𝑇 ≠ 0hop ) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op 𝑇) ≤op Iop )
48	47	3impa 1111	1 ⊢ ((𝑇 ∈ HrmOp ∧ (normop‘𝑇) ∈ ℝ ∧ 𝑇 ≠ 0hop ) → ((1 / (normop‘𝑇)) ·op 𝑇) ≤op Iop )

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2107   ≠ wne 2942   class class class wbr 5104  ⟶wf 6490  –1-1-onto→wf1o 6493  ‘cfv 6494  (class class class)co 7352  ℂcc 11008  ℝcr 11009  0cc0 11010  1c1 11011   · cmul 11015   < clt 11148   ≤ cle 11149   / cdiv 11771   ℋchba 29690   ·_op chot 29710   0_hop ch0o 29714   I_op chio 29715  norm_opcnop 29716  LinOpclo 29718  HrmOpcho 29721   ≤_op cleo 29729

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 2709  ax-rep 5241  ax-sep 5255  ax-nul 5262  ax-pow 5319  ax-pr 5383  ax-un 7665  ax-inf2 9536  ax-cc 10330  ax-cnex 11066  ax-resscn 11067  ax-1cn 11068  ax-icn 11069  ax-addcl 11070  ax-addrcl 11071  ax-mulcl 11072  ax-mulrcl 11073  ax-mulcom 11074  ax-addass 11075  ax-mulass 11076  ax-distr 11077  ax-i2m1 11078  ax-1ne0 11079  ax-1rid 11080  ax-rnegex 11081  ax-rrecex 11082  ax-cnre 11083  ax-pre-lttri 11084  ax-pre-lttrn 11085  ax-pre-ltadd 11086  ax-pre-mulgt0 11087  ax-pre-sup 11088  ax-addf 11089  ax-mulf 11090  ax-hilex 29770  ax-hfvadd 29771  ax-hvcom 29772  ax-hvass 29773  ax-hv0cl 29774  ax-hvaddid 29775  ax-hfvmul 29776  ax-hvmulid 29777  ax-hvmulass 29778  ax-hvdistr1 29779  ax-hvdistr2 29780  ax-hvmul0 29781  ax-hfi 29850  ax-his1 29853  ax-his2 29854  ax-his3 29855  ax-his4 29856  ax-hcompl 29973

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3064  df-rex 3073  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3407  df-v 3446  df-sbc 3739  df-csb 3855  df-dif 3912  df-un 3914  df-in 3916  df-ss 3926  df-pss 3928  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4561  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4865  df-int 4907  df-iun 4955  df-iin 4956  df-br 5105  df-opab 5167  df-mpt 5188  df-tr 5222  df-id 5530  df-eprel 5536  df-po 5544  df-so 5545  df-fr 5587  df-se 5588  df-we 5589  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6252  df-ord 6319  df-on 6320  df-lim 6321  df-suc 6322  df-iota 6446  df-fun 6496  df-fn 6497  df-f 6498  df-f1 6499  df-fo 6500  df-f1o 6501  df-fv 6502  df-isom 6503  df-riota 7308  df-ov 7355  df-oprab 7356  df-mpo 7357  df-of 7610  df-om 7796  df-1st 7914  df-2nd 7915  df-supp 8086  df-frecs 8205  df-wrecs 8236  df-recs 8310  df-rdg 8349  df-1o 8405  df-2o 8406  df-oadd 8409  df-omul 8410  df-er 8607  df-map 8726  df-pm 8727  df-ixp 8795  df-en 8843  df-dom 8844  df-sdom 8845  df-fin 8846  df-fsupp 9265  df-fi 9306  df-sup 9337  df-inf 9338  df-oi 9405  df-card 9834  df-acn 9837  df-pnf 11150  df-mnf 11151  df-xr 11152  df-ltxr 11153  df-le 11154  df-sub 11346  df-neg 11347  df-div 11772  df-nn 12113  df-2 12175  df-3 12176  df-4 12177  df-5 12178  df-6 12179  df-7 12180  df-8 12181  df-9 12182  df-n0 12373  df-z 12459  df-dec 12578  df-uz 12723  df-q 12829  df-rp 12871  df-xneg 12988  df-xadd 12989  df-xmul 12990  df-ioo 13223  df-ico 13225  df-icc 13226  df-fz 13380  df-fzo 13523  df-fl 13652  df-seq 13862  df-exp 13923  df-hash 14185  df-cj 14944  df-re 14945  df-im 14946  df-sqrt 15080  df-abs 15081  df-clim 15330  df-rlim 15331  df-sum 15531  df-struct 16979  df-sets 16996  df-slot 17014  df-ndx 17026  df-base 17044  df-ress 17073  df-plusg 17106  df-mulr 17107  df-starv 17108  df-sca 17109  df-vsca 17110  df-ip 17111  df-tset 17112  df-ple 17113  df-ds 17115  df-unif 17116  df-hom 17117  df-cco 17118  df-rest 17264  df-topn 17265  df-0g 17283  df-gsum 17284  df-topgen 17285  df-pt 17286  df-prds 17289  df-xrs 17344  df-qtop 17349  df-imas 17350  df-xps 17352  df-mre 17426  df-mrc 17427  df-acs 17429  df-mgm 18457  df-sgrp 18506  df-mnd 18517  df-submnd 18562  df-mulg 18832  df-cntz 19056  df-cmn 19523  df-psmet 20741  df-xmet 20742  df-met 20743  df-bl 20744  df-mopn 20745  df-fbas 20746  df-fg 20747  df-cnfld 20750  df-top 22195  df-topon 22212  df-topsp 22234  df-bases 22248  df-cld 22322  df-ntr 22323  df-cls 22324  df-nei 22401  df-cn 22530  df-cnp 22531  df-lm 22532  df-t1 22617  df-haus 22618  df-tx 22865  df-hmeo 23058  df-fil 23149  df-fm 23241  df-flim 23242  df-flf 23243  df-xms 23625  df-ms 23626  df-tms 23627  df-cfil 24571  df-cau 24572  df-cmet 24573  df-grpo 29264  df-gid 29265  df-ginv 29266  df-gdiv 29267  df-ablo 29316  df-vc 29330  df-nv 29363  df-va 29366  df-ba 29367  df-sm 29368  df-0v 29369  df-vs 29370  df-nmcv 29371  df-ims 29372  df-dip 29472  df-ssp 29493  df-lno 29515  df-nmoo 29516  df-0o 29518  df-ph 29584  df-cbn 29634  df-hnorm 29739  df-hba 29740  df-hvsub 29742  df-hlim 29743  df-hcau 29744  df-sh 29978  df-ch 29992  df-oc 30023  df-ch0 30024  df-shs 30079  df-pjh 30166  df-hosum 30501  df-homul 30502  df-hodif 30503  df-h0op 30519  df-iop 30520  df-nmop 30610  df-lnop 30612  df-bdop 30613  df-hmop 30615  df-leop 30623

This theorem is referenced by: (None)