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

Proof steps:
state_before: 𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
⊢ OrthogonalFamily 𝕜 (fun μ => ↥(eigenspace T μ)) fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ
state_after: case mk.mk
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv : v ∈ eigenspace T μ
w : E
hw : w ∈ eigenspace T ν
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw⟩⟫_𝕜 = 0
tactic: rintro μ ν hμν ⟨v, hv⟩ ⟨w, hw⟩
state_before: case mk.mk
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv : v ∈ eigenspace T μ
w : E
hw : w ∈ eigenspace T ν
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw⟩⟫_𝕜 = 0
state_after: case pos
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv : v ∈ eigenspace T μ
w : E
hw : w ∈ eigenspace T ν
hv' : v = 0
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw⟩⟫_𝕜 = 0

case neg
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv : v ∈ eigenspace T μ
w : E
hw : w ∈ eigenspace T ν
hv' : ¬v = 0
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw⟩⟫_𝕜 = 0
tactic: by_cases hv' : v = 0
state_before: case neg
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv : v ∈ eigenspace T μ
w : E
hw : w ∈ eigenspace T ν
hv' : ¬v = 0
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw⟩⟫_𝕜 = 0
state_after: case neg
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv : v ∈ eigenspace T μ
w : E
hw : w ∈ eigenspace T ν
hv' : ¬v = 0
H : (starRingEnd 𝕜) μ = μ
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw⟩⟫_𝕜 = 0
tactic: have H := hT.conj_eigenvalue_eq_self (hasEigenvalue_of_hasEigenvector ⟨hv, hv'⟩)
state_before: case neg
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv : v ∈ eigenspace T μ
w : E
hw : w ∈ eigenspace T ν
hv' : ¬v = 0
H : (starRingEnd 𝕜) μ = μ
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw⟩⟫_𝕜 = 0
state_after: case neg
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv✝ : v ∈ eigenspace T μ
hv : T v = μ • v
w : E
hw✝ : w ∈ eigenspace T ν
hw : T w = ν • w
hv' : ¬v = 0
H : (starRingEnd 𝕜) μ = μ
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv✝⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw✝⟩⟫_𝕜 = 0
tactic: rw [mem_eigenspace_iff] at hv hw
state_before: case neg
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv✝ : v ∈ eigenspace T μ
hv : T v = μ • v
w : E
hw✝ : w ∈ eigenspace T ν
hw : T w = ν • w
hv' : ¬v = 0
H : (starRingEnd 𝕜) μ = μ
⊢ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv✝⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw✝⟩⟫_𝕜 = 0
state_after: case neg
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv✝ : v ∈ eigenspace T μ
hv : T v = μ • v
w : E
hw✝ : w ∈ eigenspace T ν
hw : T w = ν • w
hv' : ¬v = 0
H : (starRingEnd 𝕜) μ = μ
⊢ ν = μ ∨ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv✝⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw✝⟩⟫_𝕜 = 0
tactic: refine Or.resolve_left ?_ hμν.symm
state_before: case neg
𝕜 : Type u_1
inst✝² : RCLike 𝕜
E : Type u_2
inst✝¹ : NormedAddCommGroup E
inst✝ : InnerProductSpace 𝕜 E
T : E →ₗ[𝕜] E
hT : T.IsSymmetric
μ ν : 𝕜
hμν : μ ≠ ν
v : E
hv✝ : v ∈ eigenspace T μ
hv : T v = μ • v
w : E
hw✝ : w ∈ eigenspace T ν
hw : T w = ν • w
hv' : ¬v = 0
H : (starRingEnd 𝕜) μ = μ
⊢ ν = μ ∨ ⟪((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) μ) ⟨v, hv✝⟩, ((fun μ => (eigenspace T μ).subtypeₗᵢ) ν) ⟨w, hw✝⟩⟫_𝕜 = 0
state_after: no goals
tactic: simpa [inner_smul_left, inner_smul_right, hv, hw, H] using (hT v w).symm