Theorem seq3clss 10732

Description: Closure property of the recursive sequence builder. (Contributed by Jim Kingdon, 28-Sep-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
seq3clss.n	|- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
seq3clss.ft	|- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( F ` x ) e. T )
seq3clss.fs	|- ( ( ph /\ x e. ( M ... N ) ) -> ( F ` x ) e. S )
seq3clss.scl	|- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) e. S )
seq3clss.t	|- ( ph -> S C_ T )
seq3clss.tcl	|- ( ( ph /\ ( x e. T /\ y e. T ) ) -> ( x .+ y ) e. T )

Assertion

Ref	Expression
seq3clss	|- ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` N ) e. S )

Distinct variable groups:   x, .+ , y   x, F, y   x, M, y   x, N, y   x, S, y   x, T, y   ph, x, y

Proof of Theorem seq3clss

Dummy variables k w are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		seq3clss.n	. . 3 |- ( ph -> N e. ( ZZ>= ` M ) )
2		eluzfz2 10266	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> N e. ( M ... N ) )
3	1, 2	syl 14	. 2 |- ( ph -> N e. ( M ... N ) )
4		fveq2 5639	. . . . 5 |- ( w = M -> ( seq M ( .+ , F ) ` w ) = ( seq M ( .+ , F ) ` M ) )
5	4	eleq1d 2300	. . . 4 |- ( w = M -> ( ( seq M ( .+ , F ) ` w ) e. S <-> ( seq M ( .+ , F ) ` M ) e. S ) )
6	5	imbi2d 230	. . 3 |- ( w = M -> ( ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` w ) e. S ) <-> ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` M ) e. S ) ) )
7		fveq2 5639	. . . . 5 |- ( w = k -> ( seq M ( .+ , F ) ` w ) = ( seq M ( .+ , F ) ` k ) )
8	7	eleq1d 2300	. . . 4 |- ( w = k -> ( ( seq M ( .+ , F ) ` w ) e. S <-> ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) )
9	8	imbi2d 230	. . 3 |- ( w = k -> ( ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` w ) e. S ) <-> ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) ) )
10		fveq2 5639	. . . . 5 |- ( w = ( k + 1 ) -> ( seq M ( .+ , F ) ` w ) = ( seq M ( .+ , F ) ` ( k + 1 ) ) )
11	10	eleq1d 2300	. . . 4 |- ( w = ( k + 1 ) -> ( ( seq M ( .+ , F ) ` w ) e. S <-> ( seq M ( .+ , F ) ` ( k + 1 ) ) e. S ) )
12	11	imbi2d 230	. . 3 |- ( w = ( k + 1 ) -> ( ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` w ) e. S ) <-> ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` ( k + 1 ) ) e. S ) ) )
13		fveq2 5639	. . . . 5 |- ( w = N -> ( seq M ( .+ , F ) ` w ) = ( seq M ( .+ , F ) ` N ) )
14	13	eleq1d 2300	. . . 4 |- ( w = N -> ( ( seq M ( .+ , F ) ` w ) e. S <-> ( seq M ( .+ , F ) ` N ) e. S ) )
15	14	imbi2d 230	. . 3 |- ( w = N -> ( ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` w ) e. S ) <-> ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` N ) e. S ) ) )
16		eluzel2 9759	. . . . . . 7 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> M e. ZZ )
17	1, 16	syl 14	. . . . . 6 |- ( ph -> M e. ZZ )
18		seq3clss.ft	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( F ` x ) e. T )
19		seq3clss.tcl	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( x e. T /\ y e. T ) ) -> ( x .+ y ) e. T )
20	17, 18, 19	seq3-1 10723	. . . . 5 |- ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` M ) = ( F ` M ) )
21		fveq2 5639	. . . . . . 7 |- ( x = M -> ( F ` x ) = ( F ` M ) )
22	21	eleq1d 2300	. . . . . 6 |- ( x = M -> ( ( F ` x ) e. S <-> ( F ` M ) e. S ) )
23		seq3clss.fs	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ x e. ( M ... N ) ) -> ( F ` x ) e. S )
24	23	ralrimiva 2605	. . . . . 6 |- ( ph -> A. x e. ( M ... N ) ( F ` x ) e. S )
25		eluzfz1 10265	. . . . . . 7 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> M e. ( M ... N ) )
26	1, 25	syl 14	. . . . . 6 |- ( ph -> M e. ( M ... N ) )
27	22, 24, 26	rspcdva 2915	. . . . 5 |- ( ph -> ( F ` M ) e. S )
28	20, 27	eqeltrd 2308	. . . 4 |- ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` M ) e. S )
29	28	a1i 9	. . 3 |- ( N e. ( ZZ>= ` M ) -> ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` M ) e. S ) )
30		elfzouz 10385	. . . . . . . . 9 |- ( k e. ( M..^ N ) -> k e. ( ZZ>= ` M ) )
31	30	ad2antlr 489	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> k e. ( ZZ>= ` M ) )
32	18	adantlr 477	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( F ` x ) e. T )
33	32	adantlr 477	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) /\ x e. ( ZZ>= ` M ) ) -> ( F ` x ) e. T )
34	19	adantlr 477	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( x e. T /\ y e. T ) ) -> ( x .+ y ) e. T )
35	34	adantlr 477	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) /\ ( x e. T /\ y e. T ) ) -> ( x .+ y ) e. T )
36	31, 33, 35	seq3p1 10726	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> ( seq M ( .+ , F ) ` ( k + 1 ) ) = ( ( seq M ( .+ , F ) ` k ) .+ ( F ` ( k + 1 ) ) ) )
37		seq3clss.scl	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) e. S )
38	37	adantlr 477	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) e. S )
39	38	adantlr 477	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) /\ ( x e. S /\ y e. S ) ) -> ( x .+ y ) e. S )
40		simpr 110	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S )
41		fveq2 5639	. . . . . . . . . 10 |- ( x = ( k + 1 ) -> ( F ` x ) = ( F ` ( k + 1 ) ) )
42	41	eleq1d 2300	. . . . . . . . 9 |- ( x = ( k + 1 ) -> ( ( F ` x ) e. S <-> ( F ` ( k + 1 ) ) e. S ) )
43	24	ad2antrr 488	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> A. x e. ( M ... N ) ( F ` x ) e. S )
44		fzofzp1 10471	. . . . . . . . . 10 |- ( k e. ( M..^ N ) -> ( k + 1 ) e. ( M ... N ) )
45	44	ad2antlr 489	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> ( k + 1 ) e. ( M ... N ) )
46	42, 43, 45	rspcdva 2915	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> ( F ` ( k + 1 ) ) e. S )
47	39, 40, 46	caovcld 6175	. . . . . . 7 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> ( ( seq M ( .+ , F ) ` k ) .+ ( F ` ( k + 1 ) ) ) e. S )
48	36, 47	eqeltrd 2308	. . . . . 6 |- ( ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) /\ ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> ( seq M ( .+ , F ) ` ( k + 1 ) ) e. S )
49	48	ex 115	. . . . 5 |- ( ( ph /\ k e. ( M..^ N ) ) -> ( ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S -> ( seq M ( .+ , F ) ` ( k + 1 ) ) e. S ) )
50	49	expcom 116	. . . 4 |- ( k e. ( M..^ N ) -> ( ph -> ( ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S -> ( seq M ( .+ , F ) ` ( k + 1 ) ) e. S ) ) )
51	50	a2d 26	. . 3 |- ( k e. ( M..^ N ) -> ( ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` k ) e. S ) -> ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` ( k + 1 ) ) e. S ) ) )
52	6, 9, 12, 15, 29, 51	fzind2 10484	. 2 |- ( N e. ( M ... N ) -> ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` N ) e. S ) )
53	3, 52	mpcom 36	1 |- ( ph -> ( seq M ( .+ , F ) ` N ) e. S )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   = wceq 1397   e. wcel 2202   A.wral 2510   C_ wss 3200   ` cfv 5326  (class class class)co 6017   1c1 8032   + caddc 8034   ZZcz 9478   ZZ>=cuz 9754   ...cfz 10242  ..^cfzo 10376   seqcseq 10708

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 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4204  ax-sep 4207  ax-nul 4215  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-iinf 4686  ax-cnex 8122  ax-resscn 8123  ax-1cn 8124  ax-1re 8125  ax-icn 8126  ax-addcl 8127  ax-addrcl 8128  ax-mulcl 8129  ax-addcom 8131  ax-addass 8133  ax-distr 8135  ax-i2m1 8136  ax-0lt1 8137  ax-0id 8139  ax-rnegex 8140  ax-cnre 8142  ax-pre-ltirr 8143  ax-pre-ltwlin 8144  ax-pre-lttrn 8145  ax-pre-ltadd 8147

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-tr 4188  df-id 4390  df-iord 4463  df-on 4465  df-ilim 4466  df-suc 4468  df-iom 4689  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-riota 5970  df-ov 6020  df-oprab 6021  df-mpo 6022  df-1st 6302  df-2nd 6303  df-recs 6470  df-frec 6556  df-pnf 8215  df-mnf 8216  df-xr 8217  df-ltxr 8218  df-le 8219  df-sub 8351  df-neg 8352  df-inn 9143  df-n0 9402  df-z 9479  df-uz 9755  df-fz 10243  df-fzo 10377  df-seqfrec 10709

This theorem is referenced by:  seqclg  10733  seqfeq4g  10792  fsumcl2lem  11958  gsumwsubmcl  13578  gsumfzcl  13581