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Theorem hmops

Description: The sum of two Hermitian operators is Hermitian. (Contributed by NM, 23-Jul-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion hmops T HrmOp U HrmOp T + op U HrmOp

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hmopf T HrmOp T :
2 hmopf U HrmOp U :
3 hoaddcl T : U : T + op U :
4 1 2 3 syl2an T HrmOp U HrmOp T + op U :
5 hmop T HrmOp x y x ih T y = T x ih y
6 5 3expb T HrmOp x y x ih T y = T x ih y
7 hmop U HrmOp x y x ih U y = U x ih y
8 7 3expb U HrmOp x y x ih U y = U x ih y
9 6 8 oveqan12d T HrmOp x y U HrmOp x y x ih T y + x ih U y = T x ih y + U x ih y
10 9 anandirs T HrmOp U HrmOp x y x ih T y + x ih U y = T x ih y + U x ih y
11 1 2 anim12i T HrmOp U HrmOp T : U :
12 hosval T : U : y T + op U y = T y + U y
13 12 oveq2d T : U : y x ih T + op U y = x ih T y + U y
14 13 3expa T : U : y x ih T + op U y = x ih T y + U y
15 14 adantrl T : U : x y x ih T + op U y = x ih T y + U y
16 simprl T : U : x y x
17 ffvelrn T : y T y
18 17 ad2ant2rl T : U : x y T y
19 ffvelrn U : y U y
20 19 ad2ant2l T : U : x y U y
21 his7 x T y U y x ih T y + U y = x ih T y + x ih U y
22 16 18 20 21 syl3anc T : U : x y x ih T y + U y = x ih T y + x ih U y
23 15 22 eqtrd T : U : x y x ih T + op U y = x ih T y + x ih U y
24 11 23 sylan T HrmOp U HrmOp x y x ih T + op U y = x ih T y + x ih U y
25 hosval T : U : x T + op U x = T x + U x
26 25 oveq1d T : U : x T + op U x ih y = T x + U x ih y
27 26 3expa T : U : x T + op U x ih y = T x + U x ih y
28 27 adantrr T : U : x y T + op U x ih y = T x + U x ih y
29 ffvelrn T : x T x
30 29 ad2ant2r T : U : x y T x
31 ffvelrn U : x U x
32 31 ad2ant2lr T : U : x y U x
33 simprr T : U : x y y
34 ax-his2 T x U x y T x + U x ih y = T x ih y + U x ih y
35 30 32 33 34 syl3anc T : U : x y T x + U x ih y = T x ih y + U x ih y
36 28 35 eqtrd T : U : x y T + op U x ih y = T x ih y + U x ih y
37 11 36 sylan T HrmOp U HrmOp x y T + op U x ih y = T x ih y + U x ih y
38 10 24 37 3eqtr4d T HrmOp U HrmOp x y x ih T + op U y = T + op U x ih y
39 38 ralrimivva T HrmOp U HrmOp x y x ih T + op U y = T + op U x ih y
40 elhmop T + op U HrmOp T + op U : x y x ih T + op U y = T + op U x ih y
41 4 39 40 sylanbrc T HrmOp U HrmOp T + op U HrmOp