Metamath Proof Explorer


Theorem leopsq

Description: The square of a Hermitian operator is positive. (Contributed by NM, 23-Aug-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion leopsq ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โ†’ 0hop โ‰คop ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hmopf โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โ†’ ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ )
2 1 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ โ„‹ )
3 hiidge0 โŠข ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ โ„‹ โ†’ 0 โ‰ค ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
4 2 3 syl โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ 0 โ‰ค ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
5 simpl โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ๐‘‡ โˆˆ HrmOp )
6 simpr โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ )
7 hmop โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ โ„‹ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ยทih ๐‘ฅ ) )
8 5 2 6 7 syl3anc โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ยทih ๐‘ฅ ) )
9 fvco3 โŠข ( ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐‘‡ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
10 1 9 sylan โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐‘‡ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
11 10 oveq1d โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฅ ) = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ยทih ๐‘ฅ ) )
12 8 11 eqtr4d โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฅ ) )
13 4 12 breqtrd โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ ) โ†’ 0 โ‰ค ( ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฅ ) )
14 13 ralrimiva โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ 0 โ‰ค ( ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฅ ) )
15 eqid โŠข ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) = ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ )
16 hmopco โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) = ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) ) โ†’ ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โˆˆ HrmOp )
17 15 16 mp3an3 โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โˆง ๐‘‡ โˆˆ HrmOp ) โ†’ ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โˆˆ HrmOp )
18 17 anidms โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โ†’ ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โˆˆ HrmOp )
19 leoppos โŠข ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โˆˆ HrmOp โ†’ ( 0hop โ‰คop ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ 0 โ‰ค ( ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฅ ) ) )
20 18 19 syl โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โ†’ ( 0hop โ‰คop ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ 0 โ‰ค ( ( ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฅ ) ) )
21 14 20 mpbird โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ HrmOp โ†’ 0hop โ‰คop ( ๐‘‡ โˆ˜ ๐‘‡ ) )