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

 Description: Scalar product reverse distributive law for Hilbert space operators. (Contributed by NM, 25-Aug-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
hoadddir ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)))

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 addcl 10220 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ)
21anim1i 602 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ))
323impa 1100 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ))
4 homval 28940 . . . . . . 7 (((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)))
543expa 1111 . . . . . 6 ((((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)))
63, 5sylan 569 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)))
7 homval 28940 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
873expa 1111 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
983adantl2 1172 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · (𝑇𝑥)))
10 homval 28940 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐵 · (𝑇𝑥)))
11103expa 1111 . . . . . . . 8 (((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐵 · (𝑇𝑥)))
12113adantl1 1171 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐵 · (𝑇𝑥)))
139, 12oveq12d 6811 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))
14 ffvelrn 6500 . . . . . . . . . 10 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
15 ax-hvdistr2 28206 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑇𝑥) ∈ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1614, 15syl3an3 1169 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))
17163exp 1112 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐵 ∈ ℂ → ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))))
1817exp4a 418 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐵 ∈ ℂ → (𝑇: ℋ⟶ ℋ → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥)))))))
19183imp1 1440 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)) = ((𝐴 · (𝑇𝑥)) + (𝐵 · (𝑇𝑥))))
2013, 19eqtr4d 2808 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = ((𝐴 + 𝐵) · (𝑇𝑥)))
216, 20eqtr4d 2808 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
22 homulcl 28958 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
23 homulcl 28958 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
2422, 23anim12i 600 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ))
25243impdir 1444 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ))
26 hosval 28939 . . . . . 6 (((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
27263expa 1111 . . . . 5 ((((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
2825, 27sylan 569 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇)‘𝑥) + ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
2921, 28eqtr4d 2808 . . 3 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥))
3029ralrimiva 3115 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥))
31 homulcl 28958 . . . 4 (((𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
321, 31stoic3 1849 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
33 hoaddcl 28957 . . . . 5 (((𝐴 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
3422, 23, 33syl2an 583 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ)) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
35343impdir 1444 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
36 hoeq 28959 . . 3 ((((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) ↔ ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))))
3732, 35, 36syl2anc 573 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) ↔ ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇))))
3830, 37mpbid 222 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 + 𝐵) ·op 𝑇) = ((𝐴 ·op 𝑇) +op (𝐵 ·op 𝑇)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 382   ∧ w3a 1071   = wceq 1631   ∈ wcel 2145  ∀wral 3061  ⟶wf 6027  ‘cfv 6031  (class class class)co 6793  ℂcc 10136   + caddc 10141   ℋchil 28116   +ℎ cva 28117   ·ℎ csm 28118   +op chos 28135   ·op chot 28136 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-addcl 10198  ax-hilex 28196  ax-hfvadd 28197  ax-hfvmul 28202  ax-hvdistr2 28206 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-op 4323  df-uni 4575  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-id 5157  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-map 8011  df-hosum 28929  df-homul 28930 This theorem is referenced by:  ho2times  29018
 Copyright terms: Public domain W3C validator