Metamath Proof Explorer


Theorem nmopleid

Description: A nonzero, bounded Hermitian operator divided by its norm is less than or equal to the identity operator. (Contributed by NM, 12-Aug-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion nmopleid T HrmOp norm op T T 0 hop 1 norm op T · op T op I op

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hmoplin T HrmOp T LinOp
2 nmlnopne0 T LinOp norm op T 0 T 0 hop
3 2 biimpar T LinOp T 0 hop norm op T 0
4 1 3 sylan T HrmOp T 0 hop norm op T 0
5 4 adantlr T HrmOp norm op T T 0 hop norm op T 0
6 rereccl norm op T norm op T 0 1 norm op T
7 6 adantll T HrmOp norm op T norm op T 0 1 norm op T
8 simpll T HrmOp norm op T norm op T 0 T HrmOp
9 idhmop I op HrmOp
10 hmopm norm op T I op HrmOp norm op T · op I op HrmOp
11 9 10 mpan2 norm op T norm op T · op I op HrmOp
12 11 ad2antlr T HrmOp norm op T norm op T 0 norm op T · op I op HrmOp
13 simplr T HrmOp norm op T norm op T 0 norm op T
14 hmopf T HrmOp T :
15 nmopgt0 T : norm op T 0 0 < norm op T
16 15 biimpa T : norm op T 0 0 < norm op T
17 14 16 sylan T HrmOp norm op T 0 0 < norm op T
18 17 adantlr T HrmOp norm op T norm op T 0 0 < norm op T
19 13 18 recgt0d T HrmOp norm op T norm op T 0 0 < 1 norm op T
20 0re 0
21 ltle 0 1 norm op T 0 < 1 norm op T 0 1 norm op T
22 20 6 21 sylancr norm op T norm op T 0 0 < 1 norm op T 0 1 norm op T
23 22 adantll T HrmOp norm op T norm op T 0 0 < 1 norm op T 0 1 norm op T
24 19 23 mpd T HrmOp norm op T norm op T 0 0 1 norm op T
25 leopnmid T HrmOp norm op T T op norm op T · op I op
26 25 adantr T HrmOp norm op T norm op T 0 T op norm op T · op I op
27 leopmul2i 1 norm op T T HrmOp norm op T · op I op HrmOp 0 1 norm op T T op norm op T · op I op 1 norm op T · op T op 1 norm op T · op norm op T · op I op
28 7 8 12 24 26 27 syl32anc T HrmOp norm op T norm op T 0 1 norm op T · op T op 1 norm op T · op norm op T · op I op
29 recn norm op T norm op T
30 reccl norm op T norm op T 0 1 norm op T
31 simpl norm op T norm op T 0 norm op T
32 hoif I op : 1-1 onto
33 f1of I op : 1-1 onto I op :
34 32 33 ax-mp I op :
35 homulass 1 norm op T norm op T I op : 1 norm op T norm op T · op I op = 1 norm op T · op norm op T · op I op
36 34 35 mp3an3 1 norm op T norm op T 1 norm op T norm op T · op I op = 1 norm op T · op norm op T · op I op
37 30 31 36 syl2anc norm op T norm op T 0 1 norm op T norm op T · op I op = 1 norm op T · op norm op T · op I op
38 recid2 norm op T norm op T 0 1 norm op T norm op T = 1
39 38 oveq1d norm op T norm op T 0 1 norm op T norm op T · op I op = 1 · op I op
40 37 39 eqtr3d norm op T norm op T 0 1 norm op T · op norm op T · op I op = 1 · op I op
41 homulid2 I op : 1 · op I op = I op
42 34 41 ax-mp 1 · op I op = I op
43 40 42 syl6eq norm op T norm op T 0 1 norm op T · op norm op T · op I op = I op
44 29 43 sylan norm op T norm op T 0 1 norm op T · op norm op T · op I op = I op
45 44 adantll T HrmOp norm op T norm op T 0 1 norm op T · op norm op T · op I op = I op
46 28 45 breqtrd T HrmOp norm op T norm op T 0 1 norm op T · op T op I op
47 5 46 syldan T HrmOp norm op T T 0 hop 1 norm op T · op T op I op
48 47 3impa T HrmOp norm op T T 0 hop 1 norm op T · op T op I op