Metamath Proof Explorer


Theorem unopnorm

Description: A unitary operator is idempotent in the norm. (Contributed by NM, 25-Feb-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion unopnorm ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) = ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 unopf1o โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โ†’ ๐‘‡ : โ„‹ โ€“1-1-ontoโ†’ โ„‹ )
2 f1of โŠข ( ๐‘‡ : โ„‹ โ€“1-1-ontoโ†’ โ„‹ โ†’ ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ )
3 1 2 syl โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โ†’ ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ )
4 3 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‹ )
5 normcl โŠข ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‹ โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„ )
6 4 5 syl โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„ )
7 normcl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
8 7 adantl โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
9 normge0 โŠข ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‹ โ†’ 0 โ‰ค ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) )
10 4 9 syl โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ 0 โ‰ค ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) )
11 normge0 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โ†’ 0 โ‰ค ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) )
12 11 adantl โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ 0 โ‰ค ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) )
13 unop โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ๐ด ยทih ๐ด ) )
14 13 3anidm23 โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ๐ด ยทih ๐ด ) )
15 normsq โŠข ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) โ†‘ 2 ) = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) )
16 4 15 syl โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) โ†‘ 2 ) = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) )
17 normsq โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) = ( ๐ด ยทih ๐ด ) )
18 17 adantl โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) = ( ๐ด ยทih ๐ด ) )
19 14 16 18 3eqtr4d โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) โ†‘ 2 ) = ( ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) โ†‘ 2 ) )
20 6 8 10 12 19 sq11d โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ UniOp โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( normโ„Ž โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) ) = ( normโ„Ž โ€˜ ๐ด ) )