Theorem: LinearMap.IsSymmetric.eigenvectorBasis_apply_self_apply
File: Mathlib/Analysis/InnerProductSpace/Spectrum.lean

Proof steps:
state_before: 𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
⊢ (hT.eigenvectorBasis hn).repr (T v) i = ↑(hT.eigenvalues hn i) * (hT.eigenvectorBasis hn).repr v i
state_after: 𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
⊢ ∀ (w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)),
    T ((hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm w) = (hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm fun i => ↑(hT.eigenvalues hn i) * w i
tactic: suffices
    ∀ w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n),
      T ((hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm w) =
        (hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm fun i => hT.eigenvalues hn i * w i by
    simpa [OrthonormalBasis.sum_repr_symm] using
      congr_arg (fun v => (hT.eigenvectorBasis hn).repr v i)
        (this ((hT.eigenvectorBasis hn).repr v))
state_before: 𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
⊢ ∀ (w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)),
    T ((hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm w) = (hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm fun i => ↑(hT.eigenvalues hn i) * w i
state_after: 𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)
⊢ T ((hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm w) = (hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm fun i => ↑(hT.eigenvalues hn i) * w i
tactic: intro w
state_before: 𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)
⊢ T ((hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm w) = (hT.eigenvectorBasis hn).repr.symm fun i => ↑(hT.eigenvalues hn i) * w i
state_after: 𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)
⊢ ∑ x : Fin n, w x • ↑(hT.eigenvalues hn x) • (hT.eigenvectorBasis hn) x =
    ∑ x : Fin n, (↑(hT.eigenvalues hn x) * w x) • (hT.eigenvectorBasis hn) x
tactic: simp_rw [← OrthonormalBasis.sum_repr_symm, map_sum, map_smul, apply_eigenvectorBasis]
state_before: 𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)
⊢ ∑ x : Fin n, w x • ↑(hT.eigenvalues hn x) • (hT.eigenvectorBasis hn) x =
    ∑ x : Fin n, (↑(hT.eigenvalues hn x) * w x) • (hT.eigenvectorBasis hn) x
state_after: case h
𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)
⊢ ∀ (a : Fin n),
    w a • ↑(hT.eigenvalues hn a) • (hT.eigenvectorBasis hn) a =
      (↑(hT.eigenvalues hn a) * w a) • (hT.eigenvectorBasis hn) a
tactic: apply Fintype.sum_congr
state_before: case h
𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)
⊢ ∀ (a : Fin n),
    w a • ↑(hT.eigenvalues hn a) • (hT.eigenvectorBasis hn) a =
      (↑(hT.eigenvalues hn a) * w a) • (hT.eigenvectorBasis hn) a
state_after: case h
𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)
a : Fin n
⊢ w a • ↑(hT.eigenvalues hn a) • (hT.eigenvectorBasis hn) a =
    (↑(hT.eigenvalues hn a) * w a) • (hT.eigenvectorBasis hn) a
tactic: intro a
state_before: case h
𝕜 : Type u_1
inst✝³ : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝² : NormedAddCommGroup E
inst✝¹ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
inst✝ : FiniteDimensional 𝕜 E
n : ℕ
hn : FiniteDimensional.finrank 𝕜 E = n
v : E
i : Fin n
w : EuclideanSpace 𝕜 (Fin n)
a : Fin n
⊢ w a • ↑(hT.eigenvalues hn a) • (hT.eigenvectorBasis hn) a =
    (↑(hT.eigenvalues hn a) * w a) • (hT.eigenvectorBasis hn) a
state_after: no goals
tactic: rw [smul_smul, mul_comm]