Theorem hoaddcl

Description: The sum of Hilbert space operators is an operator. (Contributed by NM, 21-Feb-2006) (Revised by Mario Carneiro, 16-Nov-2013) (New usage is discouraged.)

	Ref	Expression
Assertion	hoaddcl	⊢ ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) → ( 𝑆 +op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )

Proof

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ffvelcdm	⊢ ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑆 ‘ 𝑥 ) ∈ ℋ )
2	1	adantlr	⊢ ( ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑆 ‘ 𝑥 ) ∈ ℋ )
3		ffvelcdm	⊢ ( ( 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ∈ ℋ )
4	3	adantll	⊢ ( ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ∈ ℋ )
5		hvaddcl	⊢ ( ( ( 𝑆 ‘ 𝑥 ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ∈ ℋ ) → ( ( 𝑆 ‘ 𝑥 ) +ℎ ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ) ∈ ℋ )
6	2 4 5	syl2anc	⊢ ( ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑆 ‘ 𝑥 ) +ℎ ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ) ∈ ℋ )
7	6	fmpttd	⊢ ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) → ( 𝑥 ∈ ℋ ↦ ( ( 𝑆 ‘ 𝑥 ) +ℎ ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ) ) : ℋ ⟶ ℋ )
8		hosmval	⊢ ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) → ( 𝑆 +op 𝑇 ) = ( 𝑥 ∈ ℋ ↦ ( ( 𝑆 ‘ 𝑥 ) +ℎ ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ) ) )
9	8	feq1d	⊢ ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) → ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ↔ ( 𝑥 ∈ ℋ ↦ ( ( 𝑆 ‘ 𝑥 ) +ℎ ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ) ) : ℋ ⟶ ℋ ) )
10	7 9	mpbird	⊢ ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) → ( 𝑆 +op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )