Metamath Proof Explorer


Theorem adj1

Description: Property of an adjoint Hilbert space operator. (Contributed by NM, 15-Feb-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion adj1 ( ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐ต ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 funadj โŠข Fun adjโ„Ž
2 funfvop โŠข ( ( Fun adjโ„Ž โˆง ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž ) โ†’ โŸจ ๐‘‡ , ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โŸฉ โˆˆ adjโ„Ž )
3 1 2 mpan โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โ†’ โŸจ ๐‘‡ , ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โŸฉ โˆˆ adjโ„Ž )
4 dfadj2 โŠข adjโ„Ž = { โŸจ ๐‘ง , ๐‘ค โŸฉ โˆฃ ( ๐‘ง : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ค : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) }
5 3 4 eleqtrdi โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โ†’ โŸจ ๐‘‡ , ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โŸฉ โˆˆ { โŸจ ๐‘ง , ๐‘ค โŸฉ โˆฃ ( ๐‘ง : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ค : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) } )
6 fvex โŠข ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โˆˆ V
7 feq1 โŠข ( ๐‘ง = ๐‘‡ โ†’ ( ๐‘ง : โ„‹ โŸถ โ„‹ โ†” ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ ) )
8 fveq1 โŠข ( ๐‘ง = ๐‘‡ โ†’ ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) )
9 8 oveq2d โŠข ( ๐‘ง = ๐‘‡ โ†’ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
10 9 eqeq1d โŠข ( ๐‘ง = ๐‘‡ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) โ†” ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) )
11 10 2ralbidv โŠข ( ๐‘ง = ๐‘‡ โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) )
12 7 11 3anbi13d โŠข ( ๐‘ง = ๐‘‡ โ†’ ( ( ๐‘ง : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ค : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) โ†” ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ค : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) ) )
13 feq1 โŠข ( ๐‘ค = ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ†’ ( ๐‘ค : โ„‹ โŸถ โ„‹ โ†” ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) : โ„‹ โŸถ โ„‹ ) )
14 fveq1 โŠข ( ๐‘ค = ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ†’ ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) )
15 14 oveq1d โŠข ( ๐‘ค = ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ†’ ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) )
16 15 eqeq2d โŠข ( ๐‘ค = ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) โ†” ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) )
17 16 2ralbidv โŠข ( ๐‘ค = ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) )
18 13 17 3anbi23d โŠข ( ๐‘ค = ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ค : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) โ†” ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) ) )
19 12 18 opelopabg โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โˆง ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โˆˆ V ) โ†’ ( โŸจ ๐‘‡ , ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โŸฉ โˆˆ { โŸจ ๐‘ง , ๐‘ค โŸฉ โˆฃ ( ๐‘ง : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ค : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) } โ†” ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) ) )
20 6 19 mpan2 โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โ†’ ( โŸจ ๐‘‡ , ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โŸฉ โˆˆ { โŸจ ๐‘ง , ๐‘ค โŸฉ โˆฃ ( ๐‘ง : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ๐‘ค : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘ง โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) } โ†” ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) ) )
21 5 20 mpbid โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โ†’ ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) : โ„‹ โŸถ โ„‹ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) ) )
22 21 simp3d โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) )
23 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
24 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ด โ†’ ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) )
25 24 oveq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ด โ†’ ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐‘ฆ ) )
26 23 25 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ด โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) โ†” ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐‘ฆ ) ) )
27 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ต โ†’ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ต ) )
28 27 oveq2d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ต โ†’ ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ต ) ) )
29 oveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ต โ†’ ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐‘ฆ ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐ต ) )
30 28 29 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ต โ†’ ( ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐‘ฆ ) โ†” ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐ต ) ) )
31 26 30 rspc2v โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‹ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‹ ( ๐‘ฅ ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทih ๐‘ฆ ) โ†’ ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐ต ) ) )
32 22 31 syl5com โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐ต ) ) )
33 32 3impib โŠข ( ( ๐‘‡ โˆˆ dom adjโ„Ž โˆง ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ๐ด ยทih ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( ( adjโ„Ž โ€˜ ๐‘‡ ) โ€˜ ๐ด ) ยทih ๐ต ) )