Metamath Proof Explorer


Theorem eleigvec2

Description: Membership in the set of eigenvectors of a Hilbert space operator. (Contributed by NM, 18-Mar-2006) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion eleigvec2 ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( eigvec โ€˜ ๐‘‡ ) โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž โˆง ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ด } ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eleigvec โŠข ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( eigvec โ€˜ ๐‘‡ ) โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ด ) ) ) )
2 elspansn โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โ†’ ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ด } ) โ†” โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ด ) ) )
3 2 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ด } ) โ†” โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ด ) ) )
4 3 pm5.32i โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โˆง ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ด } ) ) โ†” ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ด ) ) )
5 df-3an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž โˆง ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ด } ) ) โ†” ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โˆง ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ด } ) ) )
6 df-3an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ด ) ) โ†” ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž ) โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ด ) ) )
7 4 5 6 3bitr4i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž โˆง ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ด } ) ) โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) = ( ๐‘ฅ ยทโ„Ž ๐ด ) ) )
8 1 7 bitr4di โŠข ( ๐‘‡ : โ„‹ โŸถ โ„‹ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( eigvec โ€˜ ๐‘‡ ) โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‹ โˆง ๐ด โ‰  0โ„Ž โˆง ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( span โ€˜ { ๐ด } ) ) ) )