Theorem algcvga 12034

Description: The countdown function 𝐶 remains 0 after 𝑁 steps. (Contributed by Paul Chapman, 22-Jun-2011.)

Hypotheses

Ref	Expression
algcvga.1	⊢ 𝐹:𝑆⟶𝑆
algcvga.2	⊢ 𝑅 = seq0((𝐹 ∘ 1st ), (ℕ0 × {𝐴}))
algcvga.3	⊢ 𝐶:𝑆⟶ℕ0
algcvga.4	⊢ (𝑧 ∈ 𝑆 → ((𝐶‘(𝐹‘𝑧)) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘𝑧)) < (𝐶‘𝑧)))
algcvga.5	⊢ 𝑁 = (𝐶‘𝐴)

Assertion

Ref	Expression
algcvga	⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0))

Distinct variable groups:   𝑧,𝐶   𝑧,𝐹   𝑧,𝑅   𝑧,𝑆

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑧)   𝐾(𝑧)   𝑁(𝑧)

Proof of Theorem algcvga

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		algcvga.5	. . 3 ⊢ 𝑁 = (𝐶‘𝐴)
2		algcvga.3	. . . 4 ⊢ 𝐶:𝑆⟶ℕ0
3	2	ffvelcdmi 5646	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘𝐴) ∈ ℕ0)
4	1, 3	eqeltrid 2264	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝑁 ∈ ℕ0)
5		nn0z 9262	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℤ)
6		eluz1 9521	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ↔ (𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝐾)))
7		2fveq3 5516	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝑁 → (𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = (𝐶‘(𝑅‘𝑁)))
8	7	eqeq1d 2186	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 = 𝑁 → ((𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = 0 ↔ (𝐶‘(𝑅‘𝑁)) = 0))
9	8	imbi2d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = 𝑁 → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = 0) ↔ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑁)) = 0)))
10		2fveq3 5516	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → (𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = (𝐶‘(𝑅‘𝑘)))
11	10	eqeq1d 2186	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = 0 ↔ (𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0))
12	11	imbi2d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = 0) ↔ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0)))
13		2fveq3 5516	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = (𝑘 + 1) → (𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = (𝐶‘(𝑅‘(𝑘 + 1))))
14	13	eqeq1d 2186	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 = (𝑘 + 1) → ((𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = 0 ↔ (𝐶‘(𝑅‘(𝑘 + 1))) = 0))
15	14	imbi2d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = (𝑘 + 1) → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = 0) ↔ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘(𝑘 + 1))) = 0)))
16		2fveq3 5516	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝐾 → (𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = (𝐶‘(𝑅‘𝐾)))
17	16	eqeq1d 2186	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 = 𝐾 → ((𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = 0 ↔ (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0))
18	17	imbi2d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = 𝐾 → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑚)) = 0) ↔ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0)))
19		algcvga.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐹:𝑆⟶𝑆
20		algcvga.2	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑅 = seq0((𝐹 ∘ 1st ), (ℕ0 × {𝐴}))
21		algcvga.4	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑆 → ((𝐶‘(𝐹‘𝑧)) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘𝑧)) < (𝐶‘𝑧)))
22	19, 20, 2, 21, 1	algcvg 12031	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑁)) = 0)
23	22	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑁)) = 0))
24		nn0ge0 9190	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝑁)
25	24	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → 0 ≤ 𝑁)
26		nn0re 9174	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℝ)
27		zre 9246	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈ ℝ)
28		0re 7948	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ 0 ∈ ℝ
29		letr 8030	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((0 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → ((0 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 ≤ 𝑘) → 0 ≤ 𝑘))
30	28, 29	mp3an1 1324	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝑘 ∈ ℝ) → ((0 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 ≤ 𝑘) → 0 ≤ 𝑘))
31	26, 27, 30	syl2an 289	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((0 ≤ 𝑁 ∧ 𝑁 ≤ 𝑘) → 0 ≤ 𝑘))
32	25, 31	mpand 429	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑁 ≤ 𝑘 → 0 ≤ 𝑘))
33		elnn0z 9255	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 ↔ (𝑘 ∈ ℤ ∧ 0 ≤ 𝑘))
34	33	simplbi2 385	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑘 ∈ ℤ → (0 ≤ 𝑘 → 𝑘 ∈ ℕ0))
35	34	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (0 ≤ 𝑘 → 𝑘 ∈ ℕ0))
36	32, 35	syld 45	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑁 ≤ 𝑘 → 𝑘 ∈ ℕ0))
37	4, 36	sylan 283	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑁 ≤ 𝑘 → 𝑘 ∈ ℕ0))
38	37	impr 379	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ (𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝑘)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
39	38	expcom 116	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝑘) → (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝑘 ∈ ℕ0))
40	39	3adant1 1015	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝑘) → (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝑘 ∈ ℕ0))
41	40	ancld 325	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝑘) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0)))
42		nn0uz 9551	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
43		0zd 9254	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 0 ∈ ℤ)
44		id 19	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝐴 ∈ 𝑆)
45	19	a1i 9	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝐹:𝑆⟶𝑆)
46	42, 20, 43, 44, 45	algrf 12028	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝑅:ℕ0⟶𝑆)
47	46	ffvelcdmda 5647	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑅‘𝑘) ∈ 𝑆)
48		2fveq3 5516	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → (𝐶‘(𝐹‘𝑧)) = (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))))
49	48	neeq1d 2365	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → ((𝐶‘(𝐹‘𝑧)) ≠ 0 ↔ (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) ≠ 0))
50		fveq2 5511	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → (𝐶‘𝑧) = (𝐶‘(𝑅‘𝑘)))
51	48, 50	breq12d 4013	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → ((𝐶‘(𝐹‘𝑧)) < (𝐶‘𝑧) ↔ (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) < (𝐶‘(𝑅‘𝑘))))
52	49, 51	imbi12d 234	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → (((𝐶‘(𝐹‘𝑧)) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘𝑧)) < (𝐶‘𝑧)) ↔ ((𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) < (𝐶‘(𝑅‘𝑘)))))
53	52, 21	vtoclga 2803	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅‘𝑘) ∈ 𝑆 → ((𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) < (𝐶‘(𝑅‘𝑘))))
54	19, 2	algcvgb 12033	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑅‘𝑘) ∈ 𝑆 → (((𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) < (𝐶‘(𝑅‘𝑘))) ↔ (((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) < (𝐶‘(𝑅‘𝑘))) ∧ ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) = 0))))
55		simpr 110	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) < (𝐶‘(𝑅‘𝑘))) ∧ ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) = 0)) → ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) = 0))
56	54, 55	syl6bi 163	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅‘𝑘) ∈ 𝑆 → (((𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) < (𝐶‘(𝑅‘𝑘))) → ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) = 0)))
57	53, 56	mpd 13	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅‘𝑘) ∈ 𝑆 → ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) = 0))
58	47, 57	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) = 0))
59	42, 20, 43, 44, 45	algrp1 12029	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝐹‘(𝑅‘𝑘)))
60	59	fveqeq2d 5519	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐶‘(𝑅‘(𝑘 + 1))) = 0 ↔ (𝐶‘(𝐹‘(𝑅‘𝑘))) = 0))
61	58, 60	sylibrd 169	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐶‘(𝑅‘(𝑘 + 1))) = 0))
62	41, 61	syl6 33	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝑘) → (𝐴 ∈ 𝑆 → ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐶‘(𝑅‘(𝑘 + 1))) = 0)))
63	62	a2d 26	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝑘) → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘(𝑘 + 1))) = 0)))
64	9, 12, 15, 18, 23, 63	uzind 9353	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝐾) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0))
65	64	3expib 1206	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝐾) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0)))
66	6, 65	sylbid 150	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0)))
67	5, 66	syl 14	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0)))
68	67	com3r 79	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0)))
69	4, 68	mpd 13	1 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝐶‘(𝑅‘𝐾)) = 0))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ∧ w3a 978   = wceq 1353   ∈ wcel 2148   ≠ wne 2347  {csn 3591   class class class wbr 4000   × cxp 4621   ∘ ccom 4627  ⟶wf 5208  ‘cfv 5212  (class class class)co 5869  1^st c1st 6133  ℝcr 7801  0cc0 7802  1c1 7803   + caddc 7805   < clt 7982   ≤ cle 7983  ℕ₀cn0 9165  ℤcz 9242  ℤ_≥cuz 9517  seqcseq 10431

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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4115  ax-sep 4118  ax-nul 4126  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-iinf 4584  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-addcom 7902  ax-addass 7904  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 831  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-tr 4099  df-id 4290  df-iord 4363  df-on 4365  df-ilim 4366  df-suc 4368  df-iom 4587  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-recs 6300  df-frec 6386  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-inn 8909  df-n0 9166  df-z 9243  df-uz 9518  df-seqfrec 10432

This theorem is referenced by:  algfx  12035  eucalgcvga  12041