Metamath Proof Explorer


Theorem bdopcoi

Description: The composition of two bounded linear operators is bounded. (Contributed by NM, 9-Mar-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses nmoptri.1 ⊢ S ∈ BndLinOp
nmoptri.2 ⊢ T ∈ BndLinOp
Assertion bdopcoi ⊢ S ∘ T ∈ BndLinOp

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nmoptri.1 ⊢ S ∈ BndLinOp
2 nmoptri.2 ⊢ T ∈ BndLinOp
3 bdopln ⊢ S ∈ BndLinOp → S ∈ LinOp
4 1 3 ax-mp ⊢ S ∈ LinOp
5 bdopln ⊢ T ∈ BndLinOp → T ∈ LinOp
6 2 5 ax-mp ⊢ T ∈ LinOp
7 4 6 lnopcoi ⊢ S ∘ T ∈ LinOp
8 4 lnopfi ⊢ S : ℋ ⟶ ℋ
9 6 lnopfi ⊢ T : ℋ ⟶ ℋ
10 8 9 hocofi ⊢ S ∘ T : ℋ ⟶ ℋ
11 nmopxr ⊢ S ∘ T : ℋ ⟶ ℋ → norm op ⁡ S ∘ T ∈ ℝ *
12 10 11 ax-mp ⊢ norm op ⁡ S ∘ T ∈ ℝ *
13 nmopre ⊢ S ∈ BndLinOp → norm op ⁡ S ∈ ℝ
14 1 13 ax-mp ⊢ norm op ⁡ S ∈ ℝ
15 nmopre ⊢ T ∈ BndLinOp → norm op ⁡ T ∈ ℝ
16 2 15 ax-mp ⊢ norm op ⁡ T ∈ ℝ
17 14 16 remulcli ⊢ norm op ⁡ S ⁢ norm op ⁡ T ∈ ℝ
18 nmopgtmnf ⊢ S ∘ T : ℋ ⟶ ℋ → −∞ < norm op ⁡ S ∘ T
19 10 18 ax-mp ⊢ −∞ < norm op ⁡ S ∘ T
20 1 2 nmopcoi ⊢ norm op ⁡ S ∘ T ≤ norm op ⁡ S ⁢ norm op ⁡ T
21 xrre ⊢ norm op ⁡ S ∘ T ∈ ℝ * ∧ norm op ⁡ S ⁢ norm op ⁡ T ∈ ℝ ∧ −∞ < norm op ⁡ S ∘ T ∧ norm op ⁡ S ∘ T ≤ norm op ⁡ S ⁢ norm op ⁡ T → norm op ⁡ S ∘ T ∈ ℝ
22 12 17 19 20 21 mp4an ⊢ norm op ⁡ S ∘ T ∈ ℝ
23 elbdop2 ⊢ S ∘ T ∈ BndLinOp ↔ S ∘ T ∈ LinOp ∧ norm op ⁡ S ∘ T ∈ ℝ
24 7 22 23 mpbir2an ⊢ S ∘ T ∈ BndLinOp