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Theorem pjsdii

Description: Distributive law for Hilbert space operator sum. (Contributed by NM, 12-Nov-2000) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses pjsdi.1 𝐻C
pjsdi.2 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ
pjsdi.3 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ
Assertion pjsdii ( ( proj𝐻 ) ∘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) = ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pjsdi.1 𝐻C
2 pjsdi.2 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ
3 pjsdi.3 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ
4 2 ffvelrni ( 𝑥 ∈ ℋ → ( 𝑆𝑥 ) ∈ ℋ )
5 3 ffvelrni ( 𝑥 ∈ ℋ → ( 𝑇𝑥 ) ∈ ℋ )
6 1 pjaddi ( ( ( 𝑆𝑥 ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑇𝑥 ) ∈ ℋ ) → ( ( proj𝐻 ) ‘ ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) ) = ( ( ( proj𝐻 ) ‘ ( 𝑆𝑥 ) ) + ( ( proj𝐻 ) ‘ ( 𝑇𝑥 ) ) ) )
7 4 5 6 syl2anc ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( proj𝐻 ) ‘ ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) ) = ( ( ( proj𝐻 ) ‘ ( 𝑆𝑥 ) ) + ( ( proj𝐻 ) ‘ ( 𝑇𝑥 ) ) ) )
8 hosval ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) )
9 2 3 8 mp3an12 ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) )
10 9 fveq2d ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( proj𝐻 ) ‘ ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ) = ( ( proj𝐻 ) ‘ ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) ) )
11 1 pjfi ( proj𝐻 ) : ℋ ⟶ ℋ
12 11 2 hocoi ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) ‘ 𝑥 ) = ( ( proj𝐻 ) ‘ ( 𝑆𝑥 ) ) )
13 11 3 hocoi ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( ( proj𝐻 ) ‘ ( 𝑇𝑥 ) ) )
14 12 13 oveq12d ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) ‘ 𝑥 ) + ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ) = ( ( ( proj𝐻 ) ‘ ( 𝑆𝑥 ) ) + ( ( proj𝐻 ) ‘ ( 𝑇𝑥 ) ) ) )
15 7 10 14 3eqtr4d ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( proj𝐻 ) ‘ ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ) = ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) ‘ 𝑥 ) + ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ) )
16 2 3 hoaddcli ( 𝑆 +op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ
17 11 16 hocoi ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( ( proj𝐻 ) ∘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 ) = ( ( proj𝐻 ) ‘ ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ) )
18 11 2 hocofi ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) : ℋ ⟶ ℋ
19 11 3 hocofi ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ
20 hosval ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 ) = ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) ‘ 𝑥 ) + ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ) )
21 18 19 20 mp3an12 ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 ) = ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) ‘ 𝑥 ) + ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ) )
22 15 17 21 3eqtr4d ( 𝑥 ∈ ℋ → ( ( ( proj𝐻 ) ∘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 ) = ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 ) )
23 22 rgen 𝑥 ∈ ℋ ( ( ( proj𝐻 ) ∘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 ) = ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 )
24 11 16 hocofi ( ( proj𝐻 ) ∘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) : ℋ ⟶ ℋ
25 18 19 hoaddcli ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ) : ℋ ⟶ ℋ
26 24 25 hoeqi ( ∀ 𝑥 ∈ ℋ ( ( ( proj𝐻 ) ∘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 ) = ( ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ) ‘ 𝑥 ) ↔ ( ( proj𝐻 ) ∘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) = ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) ) )
27 23 26 mpbi ( ( proj𝐻 ) ∘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) = ( ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑆 ) +op ( ( proj𝐻 ) ∘ 𝑇 ) )