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Theorem leoptr

Description: The positive operator ordering relation is transitive. Exercise 1(iv) of Retherford p. 49. (Contributed by NM, 25-Jul-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion leoptr ( ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) ∧ ( 𝑆op 𝑇𝑇op 𝑈 ) ) → 𝑆op 𝑈 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 r19.26 ( ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∧ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) ↔ ( ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
2 hmopre ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∈ ℝ )
3 hmopre ( ( 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∈ ℝ )
4 hmopre ( ( 𝑈 ∈ HrmOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∈ ℝ )
5 letr ( ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∈ ℝ ∧ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∈ ℝ ∧ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∈ ℝ ) → ( ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∧ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) → ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
6 2 3 4 5 syl3an ( ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑈 ∈ HrmOp ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∧ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) → ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
7 6 3anandirs ( ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∧ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) → ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
8 7 ralimdva ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∧ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) → ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
9 1 8 syl5bir ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( ( ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) → ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
10 leop2 ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ) → ( 𝑆op 𝑇 ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
11 10 3adant3 ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( 𝑆op 𝑇 ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
12 leop2 ( ( 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( 𝑇op 𝑈 ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
13 12 3adant1 ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( 𝑇op 𝑈 ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
14 11 13 anbi12d ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( ( 𝑆op 𝑇𝑇op 𝑈 ) ↔ ( ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) ) )
15 leop2 ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( 𝑆op 𝑈 ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
16 15 3adant2 ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( 𝑆op 𝑈 ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ≤ ( ( 𝑈𝑥 ) ·ih 𝑥 ) ) )
17 9 14 16 3imtr4d ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) → ( ( 𝑆op 𝑇𝑇op 𝑈 ) → 𝑆op 𝑈 ) )
18 17 imp ( ( ( 𝑆 ∈ HrmOp ∧ 𝑇 ∈ HrmOp ∧ 𝑈 ∈ HrmOp ) ∧ ( 𝑆op 𝑇𝑇op 𝑈 ) ) → 𝑆op 𝑈 )