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Theorem reuccatpfxs1 11377
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 2292 . . . 4  |-  ( x  =  y  ->  (
x  e. Word  V  <->  y  e. Word  V ) )
2 fveqeq2 5657 . . . 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 2772 . 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 2388 . . . 4  |-  F/ v ( W ++  <" u "> )  e.  X
75nfel2 2388 . . . 4  |-  F/ v ( W ++  <" x "> )  e.  X
8 s1eq 11245 . . . . . 6  |-  ( v  =  x  ->  <" v ">  =  <" x "> )
98oveq2d 6044 . . . . 5  |-  ( v  =  x  ->  ( W ++  <" v "> )  =  ( W ++  <" x "> ) )
109eleq1d 2300 . . . 4  |-  ( v  =  x  ->  (
( W ++  <" v "> )  e.  X  <->  ( W ++  <" x "> )  e.  X
) )
11 s1eq 11245 . . . . . 6  |-  ( x  =  u  ->  <" x ">  =  <" u "> )
1211oveq2d 6044 . . . . 5  |-  ( x  =  u  ->  ( W ++  <" x "> )  =  ( W ++  <" u "> ) )
1312eleq1d 2300 . . . 4  |-  ( x  =  u  ->  (
( W ++  <" x "> )  e.  X  <->  ( W ++  <" u "> )  e.  X
) )
146, 7, 10, 13reu8nf 3114 . . 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 1577 . . . . 5  |-  F/ v  W  e. Word  V
16 nfv 1577 . . . . . 6  |-  F/ v ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) )
175, 16nfralw 2570 . . . . 5  |-  F/ v A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) )
1815, 17nfan 1614 . . . 4  |-  F/ v ( W  e. Word  V  /\  A. y  e.  X  ( y  e. Word  V  /\  ( `  y )  =  ( ( `  W
)  +  1 ) ) )
19 nfv 1577 . . . . 5  |-  F/ v  W  =  ( x prefix 
( `  W ) )
205, 19nfreuw 2709 . . . 4  |-  F/ v E! x  e.  X  W  =  ( x prefix  ( `  W ) )
21 simprl 531 . . . . . 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 538 . . . . . . . . 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 544 . . . . . . . . 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 11376 . . . . . . . . 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 1274 . . . . . . . 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 6035 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  ( W ++  <" v "> )  ->  ( x prefix  ( `  W
) )  =  ( ( W ++  <" v "> ) prefix  ( `  W
) ) )
30 s1cl 11247 . . . . . . . . . . . . . 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 11332 . . . . . . . . . . . 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 2286 . . . . . . . . . 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 2237 . . . . . . . . 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 2606 . . . . . 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 2998 . . . . . 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 2648 . . 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 1398    e. wcel 2202   F/_wnfc 2362   A.wral 2511   E.wrex 2512   E!wreu 2513   ` cfv 5333  (class class class)co 6028   1c1 8076    + caddc 8078  ♯chash 11083  Word cword 11162   ++ cconcat 11216   <"cs1 11241   prefix cpfx 11302
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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4209  ax-sep 4212  ax-nul 4220  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-iinf 4692  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-mulrcl 8174  ax-addcom 8175  ax-mulcom 8176  ax-addass 8177  ax-mulass 8178  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-1rid 8182  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-precex 8185  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191  ax-pre-mulgt0 8192
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-nul 3497  df-if 3608  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-tr 4193  df-id 4396  df-iord 4469  df-on 4471  df-ilim 4472  df-suc 4474  df-iom 4695  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-1st 6312  df-2nd 6313  df-recs 6514  df-frec 6600  df-1o 6625  df-er 6745  df-en 6953  df-dom 6954  df-fin 6955  df-pnf 8258  df-mnf 8259  df-xr 8260  df-ltxr 8261  df-le 8262  df-sub 8394  df-neg 8395  df-reap 8797  df-ap 8804  df-inn 9186  df-n0 9445  df-z 9524  df-uz 9800  df-fz 10289  df-fzo 10423  df-ihash 11084  df-word 11163  df-lsw 11208  df-concat 11217  df-s1 11242  df-substr 11276  df-pfx 11303
This theorem is referenced by:  reuccatpfxs1v  11378
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