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

Theorem ocsh 31354
Description: The orthogonal complement of a subspace is a subspace. Part of Remark 3.12 of [Beran] p. 107. (Contributed by NM, 7-Aug-2000.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
ocsh (𝐴 ⊆ ℋ → (⊥‘𝐴) ∈ S )

Proof of Theorem ocsh
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ocval 31351 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℋ → (⊥‘𝐴) = {𝑥 ∈ ℋ ∣ ∀𝑦𝐴 (𝑥 ·ih 𝑦) = 0})
2 ssrab2 4020 . . . 4 {𝑥 ∈ ℋ ∣ ∀𝑦𝐴 (𝑥 ·ih 𝑦) = 0} ⊆ ℋ
31, 2eqsstrdi 3966 . . 3 (𝐴 ⊆ ℋ → (⊥‘𝐴) ⊆ ℋ)
4 ssel 3915 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℋ → (𝑦𝐴𝑦 ∈ ℋ))
5 hi01 31167 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ ℋ → (0 ·ih 𝑦) = 0)
64, 5syl6 35 . . . . . 6 (𝐴 ⊆ ℋ → (𝑦𝐴 → (0 ·ih 𝑦) = 0))
76ralrimiv 3128 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℋ → ∀𝑦𝐴 (0 ·ih 𝑦) = 0)
8 ax-hv0cl 31074 . . . . 5 0 ∈ ℋ
97, 8jctil 519 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℋ → (0 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦𝐴 (0 ·ih 𝑦) = 0))
10 ocel 31352 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℋ → (0 ∈ (⊥‘𝐴) ↔ (0 ∈ ℋ ∧ ∀𝑦𝐴 (0 ·ih 𝑦) = 0)))
119, 10mpbird 257 . . 3 (𝐴 ⊆ ℋ → 0 ∈ (⊥‘𝐴))
123, 11jca 511 . 2 (𝐴 ⊆ ℋ → ((⊥‘𝐴) ⊆ ℋ ∧ 0 ∈ (⊥‘𝐴)))
13 ssel2 3916 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ ℋ ∧ 𝑧𝐴) → 𝑧 ∈ ℋ)
14 ax-his2 31154 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = ((𝑥 ·ih 𝑧) + (𝑦 ·ih 𝑧)))
15143expa 1119 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = ((𝑥 ·ih 𝑧) + (𝑦 ·ih 𝑧)))
16 oveq12 7376 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 ·ih 𝑧) + (𝑦 ·ih 𝑧)) = (0 + 0))
17 00id 11321 . . . . . . . . . . . . . 14 (0 + 0) = 0
1816, 17eqtrdi 2787 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 ·ih 𝑧) + (𝑦 ·ih 𝑧)) = 0)
1915, 18sylan9eq 2791 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ 𝑧 ∈ ℋ) ∧ ((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)) → ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0)
2019ex 412 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → (((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
2120ancoms 458 . . . . . . . . . 10 ((𝑧 ∈ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
2213, 21sylan 581 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℋ ∧ 𝑧𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
2322an32s 653 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) ∧ 𝑧𝐴) → (((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
2423ralimdva 3149 . . . . . . 7 ((𝐴 ⊆ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (∀𝑧𝐴 ((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ∀𝑧𝐴 ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
2524imdistanda 571 . . . . . 6 (𝐴 ⊆ ℋ → (((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)) → ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0)))
26 hvaddcl 31083 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑥 + 𝑦) ∈ ℋ)
2726anim1i 616 . . . . . 6 (((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 + 𝑦) ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
2825, 27syl6 35 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℋ → (((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)) → ((𝑥 + 𝑦) ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0)))
29 ocel 31352 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℋ → (𝑥 ∈ (⊥‘𝐴) ↔ (𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑥 ·ih 𝑧) = 0)))
30 ocel 31352 . . . . . . 7 (𝐴 ⊆ ℋ → (𝑦 ∈ (⊥‘𝐴) ↔ (𝑦 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)))
3129, 30anbi12d 633 . . . . . 6 (𝐴 ⊆ ℋ → ((𝑥 ∈ (⊥‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)) ↔ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑥 ·ih 𝑧) = 0) ∧ (𝑦 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0))))
32 an4 657 . . . . . . 7 (((𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑥 ·ih 𝑧) = 0) ∧ (𝑦 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)) ↔ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ (∀𝑧𝐴 (𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)))
33 r19.26 3097 . . . . . . . 8 (∀𝑧𝐴 ((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) ↔ (∀𝑧𝐴 (𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0))
3433anbi2i 624 . . . . . . 7 (((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)) ↔ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ (∀𝑧𝐴 (𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)))
3532, 34bitr4i 278 . . . . . 6 (((𝑥 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑥 ·ih 𝑧) = 0) ∧ (𝑦 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)) ↔ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)))
3631, 35bitrdi 287 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℋ → ((𝑥 ∈ (⊥‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)) ↔ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 ·ih 𝑧) = 0 ∧ (𝑦 ·ih 𝑧) = 0))))
37 ocel 31352 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℋ → ((𝑥 + 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴) ↔ ((𝑥 + 𝑦) ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 + 𝑦) ·ih 𝑧) = 0)))
3828, 36, 373imtr4d 294 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℋ → ((𝑥 ∈ (⊥‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴)))
3938ralrimivv 3178 . . 3 (𝐴 ⊆ ℋ → ∀𝑥 ∈ (⊥‘𝐴)∀𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)(𝑥 + 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴))
40 mul01 11325 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℂ → (𝑥 · 0) = 0)
41 oveq2 7375 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦 ·ih 𝑧) = 0 → (𝑥 · (𝑦 ·ih 𝑧)) = (𝑥 · 0))
4241eqeq1d 2738 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ·ih 𝑧) = 0 → ((𝑥 · (𝑦 ·ih 𝑧)) = 0 ↔ (𝑥 · 0) = 0))
4340, 42syl5ibrcom 247 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℂ → ((𝑦 ·ih 𝑧) = 0 → (𝑥 · (𝑦 ·ih 𝑧)) = 0))
4443ad2antrl 729 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧 ∈ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑦 ·ih 𝑧) = 0 → (𝑥 · (𝑦 ·ih 𝑧)) = 0))
45 ax-his3 31155 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = (𝑥 · (𝑦 ·ih 𝑧)))
4645eqeq1d 2738 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → (((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0 ↔ (𝑥 · (𝑦 ·ih 𝑧)) = 0))
47463expa 1119 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → (((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0 ↔ (𝑥 · (𝑦 ·ih 𝑧)) = 0))
4847ancoms 458 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧 ∈ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0 ↔ (𝑥 · (𝑦 ·ih 𝑧)) = 0))
4944, 48sylibrd 259 . . . . . . . . . 10 ((𝑧 ∈ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑦 ·ih 𝑧) = 0 → ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
5013, 49sylan 581 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ ℋ ∧ 𝑧𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → ((𝑦 ·ih 𝑧) = 0 → ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
5150an32s 653 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) ∧ 𝑧𝐴) → ((𝑦 ·ih 𝑧) = 0 → ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
5251ralimdva 3149 . . . . . . 7 ((𝐴 ⊆ ℋ ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ)) → (∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0 → ∀𝑧𝐴 ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
5352imdistanda 571 . . . . . 6 (𝐴 ⊆ ℋ → (((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0)))
54 hvmulcl 31084 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) → (𝑥 · 𝑦) ∈ ℋ)
5554anim1i 616 . . . . . 6 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 · 𝑦) ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0))
5653, 55syl6 35 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℋ → (((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) → ((𝑥 · 𝑦) ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0)))
5730anbi2d 631 . . . . . 6 (𝐴 ⊆ ℋ → ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)) ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝑦 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0))))
58 anass 468 . . . . . 6 (((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0) ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝑦 ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)))
5957, 58bitr4di 289 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℋ → ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)) ↔ ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ ∀𝑧𝐴 (𝑦 ·ih 𝑧) = 0)))
60 ocel 31352 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℋ → ((𝑥 · 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴) ↔ ((𝑥 · 𝑦) ∈ ℋ ∧ ∀𝑧𝐴 ((𝑥 · 𝑦) ·ih 𝑧) = 0)))
6156, 59, 603imtr4d 294 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℋ → ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴)))
6261ralrimivv 3178 . . 3 (𝐴 ⊆ ℋ → ∀𝑥 ∈ ℂ ∀𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)(𝑥 · 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴))
6339, 62jca 511 . 2 (𝐴 ⊆ ℋ → (∀𝑥 ∈ (⊥‘𝐴)∀𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)(𝑥 + 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴) ∧ ∀𝑥 ∈ ℂ ∀𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)(𝑥 · 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴)))
64 issh2 31280 . 2 ((⊥‘𝐴) ∈ S ↔ (((⊥‘𝐴) ⊆ ℋ ∧ 0 ∈ (⊥‘𝐴)) ∧ (∀𝑥 ∈ (⊥‘𝐴)∀𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)(𝑥 + 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴) ∧ ∀𝑥 ∈ ℂ ∀𝑦 ∈ (⊥‘𝐴)(𝑥 · 𝑦) ∈ (⊥‘𝐴))))
6512, 63, 64sylanbrc 584 1 (𝐴 ⊆ ℋ → (⊥‘𝐴) ∈ S )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1087   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3051  {crab 3389  wss 3889  cfv 6498  (class class class)co 7367  cc 11036  0cc0 11038   + caddc 11041   · cmul 11043  chba 30990   + cva 30991   · csm 30992   ·ih csp 30993  0c0v 30995   S csh 30999  cort 31001
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-hilex 31070  ax-hfvadd 31071  ax-hv0cl 31074  ax-hfvmul 31076  ax-hvmul0 31081  ax-hfi 31150  ax-his2 31154  ax-his3 31155
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-id 5526  df-po 5539  df-so 5540  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-ov 7370  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-ltxr 11184  df-sh 31278  df-oc 31323
This theorem is referenced by:  shocsh  31355  ocss  31356  occl  31375  spanssoc  31420  ssjo  31518  chscllem2  31709
  Copyright terms: Public domain W3C validator