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Theorem reuccatpfxs1 11238
Description: There is a unique word having the length of a given word increased by 1 with the given word as prefix if there is a unique symbol which extends the given word. (Contributed by Alexander van der Vekens, 6-Oct-2018.) (Revised by AV, 21-Jan-2022.) (Revised by AV, 13-Oct-2022.)
Hypothesis
Ref Expression
reuccatpfxs1.1  |-  F/_ v X
Assertion
Ref Expression
reuccatpfxs1  |-  ( ( W  e. Word  V  /\  A. x  e.  X  ( x  e. Word  V  /\  ( `  x )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  ->  ( E! v  e.  V  ( W ++  <" v "> )  e.  X  ->  E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W ) ) ) )
Distinct variable groups:    v, V, x   
v, W, x    x, X
Allowed substitution hint:    X( v)

Proof of Theorem reuccatpfxs1
Dummy variables  u  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eleq1w 2268 . . . 4  |-  ( x  =  y  ->  (
x  e. Word  V  <->  y  e. Word  V ) )
2 fveqeq2 5608 . . . 4  |-  ( x  =  y  ->  (
( `  x )  =  ( ( `  W
)  +  1 )  <-> 
( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )
31, 2anbi12d 473 . . 3  |-  ( x  =  y  ->  (
( x  e. Word  V  /\  ( `  x )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) )  <->  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y
)  =  ( ( `  W )  +  1 ) ) ) )
43cbvralvw 2746 . 2  |-  ( A. x  e.  X  (
x  e. Word  V  /\  ( `  x )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) )  <->  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )
5 reuccatpfxs1.1 . . . . 5  |-  F/_ v X
65nfel2 2363 . . . 4  |-  F/ v ( W ++  <" u "> )  e.  X
75nfel2 2363 . . . 4  |-  F/ v ( W ++  <" x "> )  e.  X
8 s1eq 11111 . . . . . 6  |-  ( v  =  x  ->  <" v ">  =  <" x "> )
98oveq2d 5983 . . . . 5  |-  ( v  =  x  ->  ( W ++  <" v "> )  =  ( W ++  <" x "> ) )
109eleq1d 2276 . . . 4  |-  ( v  =  x  ->  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  <->  ( W ++  <" x "> )  e.  X
) )
11 s1eq 11111 . . . . . 6  |-  ( x  =  u  ->  <" x ">  =  <" u "> )
1211oveq2d 5983 . . . . 5  |-  ( x  =  u  ->  ( W ++  <" x "> )  =  ( W ++  <" u "> ) )
1312eleq1d 2276 . . . 4  |-  ( x  =  u  ->  (
( W ++  <" x "> )  e.  X  <->  ( W ++  <" u "> )  e.  X
) )
146, 7, 10, 13reu8nf 3087 . . 3  |-  ( E! v  e.  V  ( W ++  <" v "> )  e.  X  <->  E. v  e.  V  ( ( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )
15 nfv 1552 . . . . 5  |-  F/ v  W  e. Word  V
16 nfv 1552 . . . . . 6  |-  F/ v ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) )
175, 16nfralw 2545 . . . . 5  |-  F/ v A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) )
1815, 17nfan 1589 . . . 4  |-  F/ v ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )
19 nfv 1552 . . . . 5  |-  F/ v  W  =  ( x prefix 
( `  W ) )
205, 19nfreuw 2683 . . . 4  |-  F/ v E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W ) )
21 simprl 529 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y
)  =  ( ( `  W )  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  ( ( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  ->  ( W ++  <" v "> )  e.  X
)
22 simpl 109 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  ->  W  e. Word  V )
2322ad2antrr 488 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y
)  =  ( ( `  W )  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  ( ( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  ->  W  e. Word  V )
2423anim1i 340 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  (
y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  ->  ( W  e. Word  V  /\  x  e.  X ) )
25 simplrr 536 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  (
y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  ->  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) )
26 simp-4r 542 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  (
y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  ->  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y
)  =  ( ( `  W )  +  1 ) ) )
27 reuccatpfxs1lem 11237 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( W  e. Word  V  /\  x  e.  X
)  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u )  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y
)  =  ( ( `  W )  +  1 ) ) )  -> 
( W  =  ( x prefix  ( `  W )
)  ->  x  =  ( W ++  <" v "> ) ) )
2824, 25, 26, 27syl3anc 1250 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  (
y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  ->  ( W  =  ( x prefix  ( `  W ) )  ->  x  =  ( W ++  <" v "> ) ) )
29 oveq1 5974 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  ( W ++  <" v "> )  ->  ( x prefix  ( `  W
) )  =  ( ( W ++  <" v "> ) prefix  ( `  W
) ) )
30 s1cl 11113 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( v  e.  V  ->  <" v ">  e. Word  V )
3122, 30anim12i 338 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  ->  ( W  e. Word  V  /\  <" v ">  e. Word  V ) )
3231ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  (
y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  ->  ( W  e. Word  V  /\  <" v ">  e. Word  V )
)
33 pfxccat1 11193 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( W  e. Word  V  /\  <" v ">  e. Word  V )  ->  (
( W ++  <" v "> ) prefix  ( `  W
) )  =  W )
3432, 33syl 14 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  (
y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  ->  ( ( W ++  <" v "> ) prefix  ( `  W
) )  =  W )
3529, 34sylan9eqr 2262 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  /\  x  =  ( W ++  <" v "> ) )  -> 
( x prefix  ( `  W
) )  =  W )
3635eqcomd 2213 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  /\  x  =  ( W ++  <" v "> ) )  ->  W  =  ( x prefix  ( `  W ) ) )
3736ex 115 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  (
y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  ->  ( x  =  ( W ++  <" v "> )  ->  W  =  ( x prefix 
( `  W ) ) ) )
3828, 37impbid 129 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  (
y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  /\  x  e.  X
)  ->  ( W  =  ( x prefix  ( `  W ) )  <->  x  =  ( W ++  <" v "> ) ) )
3938ralrimiva 2581 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y
)  =  ( ( `  W )  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  ( ( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  ->  A. x  e.  X  ( W  =  ( x prefix  ( `  W ) )  <->  x  =  ( W ++  <" v "> ) ) )
40 reu6i 2971 . . . . . 6  |-  ( ( ( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. x  e.  X  ( W  =  (
x prefix  ( `  W )
)  <->  x  =  ( W ++  <" v "> ) ) )  ->  E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W )
) )
4121, 39, 40syl2anc 411 . . . . 5  |-  ( ( ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y
)  =  ( ( `  W )  +  1 ) ) )  /\  v  e.  V )  /\  ( ( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) ) )  ->  E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W ) ) )
4241exp31 364 . . . 4  |-  ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  ->  (
v  e.  V  -> 
( ( ( W ++ 
<" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) )  ->  E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W
) ) ) ) )
4318, 20, 42rexlimd 2622 . . 3  |-  ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  ->  ( E. v  e.  V  ( ( W ++  <" v "> )  e.  X  /\  A. u  e.  V  ( ( W ++  <" u "> )  e.  X  ->  v  =  u ) )  ->  E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W
) ) ) )
4414, 43biimtrid 152 . 2  |-  ( ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  ->  ( E! v  e.  V  ( W ++  <" v "> )  e.  X  ->  E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W ) ) ) )
454, 44sylan2b 287 1  |-  ( ( W  e. Word  V  /\  A. x  e.  X  ( x  e. Word  V  /\  ( `  x )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )  ->  ( E! v  e.  V  ( W ++  <" v "> )  e.  X  ->  E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 104    <-> wb 105    = wceq 1373    e. wcel 2178   F/_wnfc 2337   A.wral 2486   E.wrex 2487   E!wreu 2488   ` cfv 5290  (class class class)co 5967   1c1 7961    + caddc 7963  ♯chash 10957  Word cword 11031   ++ cconcat 11084   <"cs1 11107   prefix cpfx 11163
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2180  ax-14 2181  ax-ext 2189  ax-coll 4175  ax-sep 4178  ax-nul 4186  ax-pow 4234  ax-pr 4269  ax-un 4498  ax-setind 4603  ax-iinf 4654  ax-cnex 8051  ax-resscn 8052  ax-1cn 8053  ax-1re 8054  ax-icn 8055  ax-addcl 8056  ax-addrcl 8057  ax-mulcl 8058  ax-mulrcl 8059  ax-addcom 8060  ax-mulcom 8061  ax-addass 8062  ax-mulass 8063  ax-distr 8064  ax-i2m1 8065  ax-0lt1 8066  ax-1rid 8067  ax-0id 8068  ax-rnegex 8069  ax-precex 8070  ax-cnre 8071  ax-pre-ltirr 8072  ax-pre-ltwlin 8073  ax-pre-lttrn 8074  ax-pre-apti 8075  ax-pre-ltadd 8076  ax-pre-mulgt0 8077
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2194  df-cleq 2200  df-clel 2203  df-nfc 2339  df-ne 2379  df-nel 2474  df-ral 2491  df-rex 2492  df-reu 2493  df-rmo 2494  df-rab 2495  df-v 2778  df-sbc 3006  df-csb 3102  df-dif 3176  df-un 3178  df-in 3180  df-ss 3187  df-nul 3469  df-if 3580  df-pw 3628  df-sn 3649  df-pr 3650  df-op 3652  df-uni 3865  df-int 3900  df-iun 3943  df-br 4060  df-opab 4122  df-mpt 4123  df-tr 4159  df-id 4358  df-iord 4431  df-on 4433  df-ilim 4434  df-suc 4436  df-iom 4657  df-xp 4699  df-rel 4700  df-cnv 4701  df-co 4702  df-dm 4703  df-rn 4704  df-res 4705  df-ima 4706  df-iota 5251  df-fun 5292  df-fn 5293  df-f 5294  df-f1 5295  df-fo 5296  df-f1o 5297  df-fv 5298  df-riota 5922  df-ov 5970  df-oprab 5971  df-mpo 5972  df-1st 6249  df-2nd 6250  df-recs 6414  df-frec 6500  df-1o 6525  df-er 6643  df-en 6851  df-dom 6852  df-fin 6853  df-pnf 8144  df-mnf 8145  df-xr 8146  df-ltxr 8147  df-le 8148  df-sub 8280  df-neg 8281  df-reap 8683  df-ap 8690  df-inn 9072  df-n0 9331  df-z 9408  df-uz 9684  df-fz 10166  df-fzo 10300  df-ihash 10958  df-word 11032  df-lsw 11076  df-concat 11085  df-s1 11108  df-substr 11137  df-pfx 11164
This theorem is referenced by:  reuccatpfxs1v  11239
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