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

Theorem homulass 28789
Description: Scalar product associative law for Hilbert space operators. (Contributed by NM, 12-Aug-2006.) (New usage is discouraged.)
Assertion
Ref Expression
homulass ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇) = (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)))

Proof of Theorem homulass
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mulcl 10058 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → (𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ)
2 homval 28728 . . . . . . . . 9 (((𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)))
31, 2syl3an1 1399 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)))
433expia 1286 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝑥 ∈ ℋ → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥))))
543impa 1278 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝑥 ∈ ℋ → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥))))
65imp 444 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)))
7 homval 28728 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐵 · (𝑇𝑥)))
87oveq2d 6706 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
983expa 1284 . . . . . . 7 (((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1093adantl1 1237 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
11 ffvelrn 6397 . . . . . . . . . 10 ((𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝑇𝑥) ∈ ℋ)
12 ax-hvmulass 27992 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑇𝑥) ∈ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1311, 12syl3an3 1401 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
14133expa 1284 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) ∧ (𝑇: ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ)) → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1514exp43 639 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℂ → (𝐵 ∈ ℂ → (𝑇: ℋ⟶ ℋ → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥)))))))
16153imp1 1302 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)) = (𝐴 · (𝐵 · (𝑇𝑥))))
1710, 16eqtr4d 2688 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)) = ((𝐴 · 𝐵) · (𝑇𝑥)))
186, 17eqtr4d 2688 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
19 homulcl 28746 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
20 homval 28728 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
2119, 20syl3an2 1400 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
22213expia 1286 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ)) → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥))))
23223impb 1279 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝑥 ∈ ℋ → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥))))
2423imp 444 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) = (𝐴 · ((𝐵 ·op 𝑇)‘𝑥)))
2518, 24eqtr4d 2688 . . 3 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ) → (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥))
2625ralrimiva 2995 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥))
27 homulcl 28746 . . . 4 (((𝐴 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
281, 27stoic3 1741 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ)
29 homulcl 28746 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
3019, 29sylan2 490 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ)) → (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
31303impb 1279 . . 3 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ)
32 hoeq 28747 . . 3 ((((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇): ℋ⟶ ℋ ∧ (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)): ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) ↔ ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇) = (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))))
3328, 31, 32syl2anc 694 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → (∀𝑥 ∈ ℋ (((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇)‘𝑥) = ((𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))‘𝑥) ↔ ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇) = (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇))))
3426, 33mpbid 222 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑇: ℋ⟶ ℋ) → ((𝐴 · 𝐵) ·op 𝑇) = (𝐴 ·op (𝐵 ·op 𝑇)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030  wral 2941  wf 5922  cfv 5926  (class class class)co 6690  cc 9972   · cmul 9979  chil 27904   · csm 27906   ·op chot 27924
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-mulcl 10036  ax-hilex 27984  ax-hfvmul 27990  ax-hvmulass 27992
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-id 5053  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-map 7901  df-homul 28718
This theorem is referenced by:  homul12  28792  honegneg  28793  leopmul  29121  nmopleid  29126  opsqrlem1  29127  opsqrlem6  29132
  Copyright terms: Public domain W3C validator