Theorem algrf 11726

Description: An algorithm is a step function 𝐹:𝑆⟶𝑆 on a state space 𝑆. An algorithm acts on an initial state 𝐴 ∈ 𝑆 by iteratively applying 𝐹 to give 𝐴, (𝐹‘𝐴), (𝐹‘(𝐹‘𝐴)) and so on. An algorithm is said to halt if a fixed point of 𝐹 is reached after a finite number of iterations.

The algorithm iterator 𝑅:ℕ₀⟶𝑆 "runs" the algorithm 𝐹 so that (𝑅‘𝑘) is the state after 𝑘 iterations of 𝐹 on the initial state 𝐴.

Domain and codomain of the algorithm iterator 𝑅. (Contributed by Paul Chapman, 31-Mar-2011.) (Revised by Mario Carneiro, 28-May-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
algrf.1	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
algrf.2	⊢ 𝑅 = seq𝑀((𝐹 ∘ 1st ), (𝑍 × {𝐴}))
algrf.3	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
algrf.4	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
algrf.5	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑆⟶𝑆)

Assertion

Ref	Expression
algrf	⊢ (𝜑 → 𝑅:𝑍⟶𝑆)

Proof of Theorem algrf

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		algrf.1	. . 3 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
2		algrf.3	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
3		algrf.4	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
4		fvconst2g 5634	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑥 ∈ 𝑍) → ((𝑍 × {𝐴})‘𝑥) = 𝐴)
5	3, 4	sylan 281	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑍) → ((𝑍 × {𝐴})‘𝑥) = 𝐴)
6	3	adantr 274	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑍) → 𝐴 ∈ 𝑆)
7	5, 6	eqeltrd 2216	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑍) → ((𝑍 × {𝐴})‘𝑥) ∈ 𝑆)
8		vex 2689	. . . . 5 ⊢ 𝑥 ∈ V
9		vex 2689	. . . . 5 ⊢ 𝑦 ∈ V
10	8, 9	algrflem 6126	. . . 4 ⊢ (𝑥(𝐹 ∘ 1st )𝑦) = (𝐹‘𝑥)
11		algrf.5	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑆⟶𝑆)
12		simpl 108	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑆)
13		ffvelrn 5553	. . . . 5 ⊢ ((𝐹:𝑆⟶𝑆 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
14	11, 12, 13	syl2an 287	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
15	10, 14	eqeltrid 2226	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥(𝐹 ∘ 1st )𝑦) ∈ 𝑆)
16	1, 2, 7, 15	seqf 10234	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀((𝐹 ∘ 1st ), (𝑍 × {𝐴})):𝑍⟶𝑆)
17		algrf.2	. . 3 ⊢ 𝑅 = seq𝑀((𝐹 ∘ 1st ), (𝑍 × {𝐴}))
18	17	feq1i 5265	. 2 ⊢ (𝑅:𝑍⟶𝑆 ↔ seq𝑀((𝐹 ∘ 1st ), (𝑍 × {𝐴})):𝑍⟶𝑆)
19	16, 18	sylibr 133	1 ⊢ (𝜑 → 𝑅:𝑍⟶𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   = wceq 1331   ∈ wcel 1480  {csn 3527   × cxp 4537   ∘ ccom 4543  ⟶wf 5119  ‘cfv 5123  (class class class)co 5774  1^st c1st 6036  ℤcz 9054  ℤ_≥cuz 9326  seqcseq 10218

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-coll 4043  ax-sep 4046  ax-nul 4054  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-iinf 4502  ax-cnex 7711  ax-resscn 7712  ax-1cn 7713  ax-1re 7714  ax-icn 7715  ax-addcl 7716  ax-addrcl 7717  ax-mulcl 7718  ax-addcom 7720  ax-addass 7722  ax-distr 7724  ax-i2m1 7725  ax-0lt1 7726  ax-0id 7728  ax-rnegex 7729  ax-cnre 7731  ax-pre-ltirr 7732  ax-pre-ltwlin 7733  ax-pre-lttrn 7734  ax-pre-ltadd 7736

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-nel 2404  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-nul 3364  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-iun 3815  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-tr 4027  df-id 4215  df-iord 4288  df-on 4290  df-ilim 4291  df-suc 4293  df-iom 4505  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-f1 5128  df-fo 5129  df-f1o 5130  df-fv 5131  df-riota 5730  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-recs 6202  df-frec 6288  df-pnf 7802  df-mnf 7803  df-xr 7804  df-ltxr 7805  df-le 7806  df-sub 7935  df-neg 7936  df-inn 8721  df-n0 8978  df-z 9055  df-uz 9327  df-seqfrec 10219

This theorem is referenced by:  algrp1  11727  alginv  11728  algcvg  11729  algcvga  11732  algfx  11733  eucalgcvga  11739  eucalg  11740