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Theorem adjmul

Description: The adjoint of the scalar product of an operator. Theorem 3.11(ii) of Beran p. 106. (Contributed by NM, 21-Feb-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion adjmul ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) → ( adj ‘ ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ) = ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dmadjop ( 𝑇 ∈ dom adj𝑇 : ℋ ⟶ ℋ )
2 homulcl ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ) → ( 𝐴 ·op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )
3 1 2 sylan2 ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) → ( 𝐴 ·op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )
4 cjcl ( 𝐴 ∈ ℂ → ( ∗ ‘ 𝐴 ) ∈ ℂ )
5 dmadjrn ( 𝑇 ∈ dom adj → ( adj𝑇 ) ∈ dom adj )
6 dmadjop ( ( adj𝑇 ) ∈ dom adj → ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )
7 5 6 syl ( 𝑇 ∈ dom adj → ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ )
8 homulcl ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ∈ ℂ ∧ ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ) → ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) : ℋ ⟶ ℋ )
9 4 7 8 syl2an ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) → ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) : ℋ ⟶ ℋ )
10 adj2 ( ( 𝑇 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
11 10 3expb ( ( 𝑇 ∈ dom adj ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
12 11 adantll ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
13 12 oveq2d ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( 𝐴 · ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) = ( 𝐴 · ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
14 1 ffvelrnda ( ( 𝑇 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑇𝑥 ) ∈ ℋ )
15 ax-his3 ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ( 𝑇𝑥 ) ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝐴 · ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) )
16 14 15 syl3an2 ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ ( 𝑇 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ) ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝐴 · ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) )
17 16 3exp ( 𝐴 ∈ ℂ → ( ( 𝑇 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ) → ( 𝑦 ∈ ℋ → ( ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝐴 · ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) ) ) )
18 17 expd ( 𝐴 ∈ ℂ → ( 𝑇 ∈ dom adj → ( 𝑥 ∈ ℋ → ( 𝑦 ∈ ℋ → ( ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝐴 · ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) ) ) ) )
19 18 imp43 ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝐴 · ( ( 𝑇𝑥 ) ·ih 𝑦 ) ) )
20 simpll ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → 𝐴 ∈ ℂ )
21 simprl ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → 𝑥 ∈ ℋ )
22 adjcl ( ( 𝑇 ∈ dom adj𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ )
23 22 ad2ant2l ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ )
24 his52 ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ∧ ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ∈ ℋ ) → ( 𝑥 ·ih ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) · ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) = ( 𝐴 · ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
25 20 21 23 24 syl3anc ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑥 ·ih ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) · ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) = ( 𝐴 · ( 𝑥 ·ih ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
26 13 19 25 3eqtr4d ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) · ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
27 homval ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) )
28 1 27 syl3an2 ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) )
29 28 3expa ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ 𝑥 ∈ ℋ ) → ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) )
30 29 adantrr ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) = ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) )
31 30 oveq1d ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( ( 𝐴 · ( 𝑇𝑥 ) ) ·ih 𝑦 ) )
32 id ( 𝑦 ∈ ℋ → 𝑦 ∈ ℋ )
33 homval ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ∈ ℂ ∧ ( adj𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) = ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) · ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
34 4 7 32 33 syl3an ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) = ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) · ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
35 34 3expa ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) → ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) = ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) · ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
36 35 adantrl ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) = ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) · ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) )
37 36 oveq2d ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( 𝑥 ·ih ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) · ( ( adj𝑇 ) ‘ 𝑦 ) ) ) )
38 26 31 37 3eqtr4d ( ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) ∧ ( 𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ ) ) → ( ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) ) )
39 38 ralrimivva ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) → ∀ 𝑥 ∈ ℋ ∀ 𝑦 ∈ ℋ ( ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) ) )
40 adjeq ( ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) : ℋ ⟶ ℋ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℋ ∀ 𝑦 ∈ ℋ ( ( ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ‘ 𝑥 ) ·ih 𝑦 ) = ( 𝑥 ·ih ( ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) ‘ 𝑦 ) ) ) → ( adj ‘ ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ) = ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) )
41 3 9 39 40 syl3anc ( ( 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑇 ∈ dom adj ) → ( adj ‘ ( 𝐴 ·op 𝑇 ) ) = ( ( ∗ ‘ 𝐴 ) ·op ( adj𝑇 ) ) )