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Theorem adjadd

Description: The adjoint of the sum of two operators. Theorem 3.11(iii) of Beran p. 106. (Contributed by NM, 22-Feb-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion adjadd ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) → ( adj ‘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) = ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dmadjop ( 𝑆 ∈ dom adj𝑆 : ℋ ⟶ ℋ )
2 dmadjop ( 𝑇 ∈ dom adj𝑇 : ℋ ⟶ ℋ )
3 hoaddcl ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) → ( 𝑆 +op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )
4 1 2 3 syl2an ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) → ( 𝑆 +op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )
5 dmadjrn ( 𝑆 ∈ dom adj → ( adj𝑆 ) ∈ dom adj )
6 dmadjop ( ( adj𝑆 ) ∈ dom adj → ( adj𝑆 ) : ℋ ⟶ ℋ )
7 5 6 syl ( 𝑆 ∈ dom adj → ( adj𝑆 ) : ℋ ⟶ ℋ )
8 dmadjrn ( 𝑇 ∈ dom adj → ( adj𝑇 ) ∈ dom adj )
9 dmadjop ( ( adj𝑇 ) ∈ dom adj → ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )
10 8 9 syl ( 𝑇 ∈ dom adj → ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )
11 hoaddcl ( ( ( adj𝑆 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ) → ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) : ℋ ⟶ ℋ )
12 7 10 11 syl2an ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) → ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) : ℋ ⟶ ℋ )
13 adj2 ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ) )
14 13 3expb ( ( 𝑆 ∈ dom adj ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ) )
15 14 adantlr ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ) )
16 adj2 ( ( 𝑇 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
17 16 3expb ( ( 𝑇 ∈ dom adj ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
18 17 adantll ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
19 15 18 oveq12d ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑦 ) + ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) = ( ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ) + ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
20 1 ffvelrnda ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑆𝑥 ) ∈ ℋ )
21 20 ad2ant2r ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑆𝑥 ) ∈ ℋ )
22 2 ffvelrnda ( ( 𝑇 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑇𝑥 ) ∈ ℋ )
23 22 ad2ant2lr ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑇𝑥 ) ∈ ℋ )
24 simprr ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → 𝑦 ∈ ℋ )
25 ax-his2 ( ( ( 𝑆𝑥 ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑇𝑥 ) ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) = ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑦 ) + ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) )
26 21 23 24 25 syl3anc ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) = ( ( ( 𝑆𝑥 ) ·ih 𝑦 ) + ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) )
27 simprl ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → 𝑥 ∈ ℋ )
28 adjcl ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ )
29 28 ad2ant2rl ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ )
30 adjcl ( ( 𝑇 ∈ dom adj𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ )
31 30 ad2ant2l ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ )
32 his7 ( ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ ∧ ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ ) → ( 𝑥 ·ih ( ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) + ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) = ( ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ) + ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
33 27 29 31 32 syl3anc ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑥 ·ih ( ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) + ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) = ( ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) ) + ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
34 19 26 33 3eqtr4rd ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑥 ·ih ( ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) + ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) = ( ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) )
35 7 10 anim12i ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) → ( ( adj𝑆 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ) )
36 hosval ( ( ( adj𝑆 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) = ( ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) + ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
37 36 3expa ( ( ( ( adj𝑆 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ) ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) = ( ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) + ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
38 35 37 sylan ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) = ( ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) + ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
39 38 adantrl ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) = ( ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) + ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
40 39 oveq2d ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑥 ·ih ( ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ( adj𝑆 ) ‘ 𝑦 ) + ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
41 1 2 anim12i ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) → ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) )
42 hosval ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) )
43 42 3expa ( ( ( 𝑆 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) )
44 41 43 sylan ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) )
45 44 adantrr ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) )
46 45 oveq1d ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( ( ( 𝑆𝑥 ) + ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) )
47 34 40 46 3eqtr4rd ( ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) ) )
48 47 ralrimivva ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) → ∀ 𝑥 ∈ ℋ ∀ 𝑦 ∈ ℋ ( ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) ) )
49 adjeq ( ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ∀ 𝑦 ∈ ℋ ( ( ( 𝑆 +op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) ) ) → ( adj ‘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) = ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) )
50 4 12 48 49 syl3anc ( ( 𝑆 ∈ dom adj𝑇 ∈ dom adj ) → ( adj ‘ ( 𝑆 +op 𝑇 ) ) = ( ( adj𝑆 ) +op ( adj𝑇 ) ) )