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

Theorem eigorthi 28080
Description: A necessary and sufficient condition (that holds when 𝑇 is a Hermitian operator) for two eigenvectors 𝐴 and 𝐵 to be orthogonal. Generalization of Equation 1.31 of [Hughes] p. 49. (Contributed by NM, 23-Jan-2005.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
eigorthi.1 𝐴 ∈ ℋ
eigorthi.2 𝐵 ∈ ℋ
eigorthi.3 𝐶 ∈ ℂ
eigorthi.4 𝐷 ∈ ℂ
Assertion
Ref Expression
eigorthi ((((𝑇𝐴) = (𝐶 · 𝐴) ∧ (𝑇𝐵) = (𝐷 · 𝐵)) ∧ 𝐶 ≠ (∗‘𝐷)) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐵)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐵) ↔ (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))

Proof of Theorem eigorthi
StepHypRef Expression
1 oveq2 6557 . . . 4 ((𝑇𝐵) = (𝐷 · 𝐵) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐵)) = (𝐴 ·ih (𝐷 · 𝐵)))
2 eigorthi.4 . . . . 5 𝐷 ∈ ℂ
3 eigorthi.1 . . . . 5 𝐴 ∈ ℋ
4 eigorthi.2 . . . . 5 𝐵 ∈ ℋ
5 his5 27327 . . . . 5 ((𝐷 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℋ) → (𝐴 ·ih (𝐷 · 𝐵)) = ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)))
62, 3, 4, 5mp3an 1416 . . . 4 (𝐴 ·ih (𝐷 · 𝐵)) = ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵))
71, 6syl6eq 2660 . . 3 ((𝑇𝐵) = (𝐷 · 𝐵) → (𝐴 ·ih (𝑇𝐵)) = ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)))
8 oveq1 6556 . . . 4 ((𝑇𝐴) = (𝐶 · 𝐴) → ((𝑇𝐴) ·ih 𝐵) = ((𝐶 · 𝐴) ·ih 𝐵))
9 eigorthi.3 . . . . 5 𝐶 ∈ ℂ
10 ax-his3 27325 . . . . 5 ((𝐶 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℋ ∧ 𝐵 ∈ ℋ) → ((𝐶 · 𝐴) ·ih 𝐵) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)))
119, 3, 4, 10mp3an 1416 . . . 4 ((𝐶 · 𝐴) ·ih 𝐵) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵))
128, 11syl6eq 2660 . . 3 ((𝑇𝐴) = (𝐶 · 𝐴) → ((𝑇𝐴) ·ih 𝐵) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)))
137, 12eqeqan12rd 2628 . 2 (((𝑇𝐴) = (𝐶 · 𝐴) ∧ (𝑇𝐵) = (𝐷 · 𝐵)) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐵)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐵) ↔ ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵))))
143, 4hicli 27322 . . . . . . . 8 (𝐴 ·ih 𝐵) ∈ ℂ
152cjcli 13757 . . . . . . . . 9 (∗‘𝐷) ∈ ℂ
16 mulcan2 10544 . . . . . . . . 9 (((∗‘𝐷) ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ ∧ ((𝐴 ·ih 𝐵) ∈ ℂ ∧ (𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0)) → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ (∗‘𝐷) = 𝐶))
1715, 9, 16mp3an12 1406 . . . . . . . 8 (((𝐴 ·ih 𝐵) ∈ ℂ ∧ (𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0) → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ (∗‘𝐷) = 𝐶))
1814, 17mpan 702 . . . . . . 7 ((𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0 → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ (∗‘𝐷) = 𝐶))
19 eqcom 2617 . . . . . . 7 ((∗‘𝐷) = 𝐶𝐶 = (∗‘𝐷))
2018, 19syl6bb 275 . . . . . 6 ((𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0 → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ 𝐶 = (∗‘𝐷)))
2120biimpcd 238 . . . . 5 (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) → ((𝐴 ·ih 𝐵) ≠ 0 → 𝐶 = (∗‘𝐷)))
2221necon1d 2804 . . . 4 (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) → (𝐶 ≠ (∗‘𝐷) → (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))
2322com12 32 . . 3 (𝐶 ≠ (∗‘𝐷) → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) → (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))
24 oveq2 6557 . . . 4 ((𝐴 ·ih 𝐵) = 0 → ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = ((∗‘𝐷) · 0))
25 oveq2 6557 . . . . 5 ((𝐴 ·ih 𝐵) = 0 → (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · 0))
269mul01i 10105 . . . . . 6 (𝐶 · 0) = 0
2715mul01i 10105 . . . . . 6 ((∗‘𝐷) · 0) = 0
2826, 27eqtr4i 2635 . . . . 5 (𝐶 · 0) = ((∗‘𝐷) · 0)
2925, 28syl6eq 2660 . . . 4 ((𝐴 ·ih 𝐵) = 0 → (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) = ((∗‘𝐷) · 0))
3024, 29eqtr4d 2647 . . 3 ((𝐴 ·ih 𝐵) = 0 → ((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)))
3123, 30impbid1 214 . 2 (𝐶 ≠ (∗‘𝐷) → (((∗‘𝐷) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (𝐶 · (𝐴 ·ih 𝐵)) ↔ (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))
3213, 31sylan9bb 732 1 ((((𝑇𝐴) = (𝐶 · 𝐴) ∧ (𝑇𝐵) = (𝐷 · 𝐵)) ∧ 𝐶 ≠ (∗‘𝐷)) → ((𝐴 ·ih (𝑇𝐵)) = ((𝑇𝐴) ·ih 𝐵) ↔ (𝐴 ·ih 𝐵) = 0))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 195  wa 383   = wceq 1475  wcel 1977  wne 2780  cfv 5804  (class class class)co 6549  cc 9813  0cc0 9815   · cmul 9820  ccj 13684  chil 27160   · csm 27162   ·ih csp 27163
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-hfvmul 27246  ax-hfi 27320  ax-his1 27323  ax-his3 27325
This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-op 4132  df-uni 4373  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-2 10956  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689
This theorem is referenced by:  eigorth  28081
  Copyright terms: Public domain W3C validator