Theorem algrf 12045

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 5731	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑥 ∈ 𝑍) → ((𝑍 × {𝐴})‘𝑥) = 𝐴)
5	3, 4	sylan 283	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑍) → ((𝑍 × {𝐴})‘𝑥) = 𝐴)
6	3	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑍) → 𝐴 ∈ 𝑆)
7	5, 6	eqeltrd 2254	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑍) → ((𝑍 × {𝐴})‘𝑥) ∈ 𝑆)
8		vex 2741	. . . . 5 ⊢ 𝑥 ∈ V
9		vex 2741	. . . . 5 ⊢ 𝑦 ∈ V
10	8, 9	algrflem 6230	. . . 4 ⊢ (𝑥(𝐹 ∘ 1st )𝑦) = (𝐹‘𝑥)
11		algrf.5	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑆⟶𝑆)
12		simpl 109	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑆)
13		ffvelcdm 5650	. . . . 5 ⊢ ((𝐹:𝑆⟶𝑆 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
14	11, 12, 13	syl2an 289	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
15	10, 14	eqeltrid 2264	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥(𝐹 ∘ 1st )𝑦) ∈ 𝑆)
16	1, 2, 7, 15	seqf 10461	. 2 ⊢ (𝜑 → seq𝑀((𝐹 ∘ 1st ), (𝑍 × {𝐴})):𝑍⟶𝑆)
17		algrf.2	. . 3 ⊢ 𝑅 = seq𝑀((𝐹 ∘ 1st ), (𝑍 × {𝐴}))
18	17	feq1i 5359	. 2 ⊢ (𝑅:𝑍⟶𝑆 ↔ seq𝑀((𝐹 ∘ 1st ), (𝑍 × {𝐴})):𝑍⟶𝑆)
19	16, 18	sylibr 134	1 ⊢ (𝜑 → 𝑅:𝑍⟶𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1353   ∈ wcel 2148  {csn 3593   × cxp 4625   ∘ ccom 4631  ⟶wf 5213  ‘cfv 5217  (class class class)co 5875  1^st c1st 6139  ℤcz 9253  ℤ_≥cuz 9528  seqcseq 10445

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 4119  ax-sep 4122  ax-nul 4130  ax-pow 4175  ax-pr 4210  ax-un 4434  ax-setind 4537  ax-iinf 4588  ax-cnex 7902  ax-resscn 7903  ax-1cn 7904  ax-1re 7905  ax-icn 7906  ax-addcl 7907  ax-addrcl 7908  ax-mulcl 7909  ax-addcom 7911  ax-addass 7913  ax-distr 7915  ax-i2m1 7916  ax-0lt1 7917  ax-0id 7919  ax-rnegex 7920  ax-cnre 7922  ax-pre-ltirr 7923  ax-pre-ltwlin 7924  ax-pre-lttrn 7925  ax-pre-ltadd 7927

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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 2740  df-sbc 2964  df-csb 3059  df-dif 3132  df-un 3134  df-in 3136  df-ss 3143  df-nul 3424  df-pw 3578  df-sn 3599  df-pr 3600  df-op 3602  df-uni 3811  df-int 3846  df-iun 3889  df-br 4005  df-opab 4066  df-mpt 4067  df-tr 4103  df-id 4294  df-iord 4367  df-on 4369  df-ilim 4370  df-suc 4372  df-iom 4591  df-xp 4633  df-rel 4634  df-cnv 4635  df-co 4636  df-dm 4637  df-rn 4638  df-res 4639  df-ima 4640  df-iota 5179  df-fun 5219  df-fn 5220  df-f 5221  df-f1 5222  df-fo 5223  df-f1o 5224  df-fv 5225  df-riota 5831  df-ov 5878  df-oprab 5879  df-mpo 5880  df-1st 6141  df-2nd 6142  df-recs 6306  df-frec 6392  df-pnf 7994  df-mnf 7995  df-xr 7996  df-ltxr 7997  df-le 7998  df-sub 8130  df-neg 8131  df-inn 8920  df-n0 9177  df-z 9254  df-uz 9529  df-seqfrec 10446

This theorem is referenced by:  algrp1  12046  alginv  12047  algcvg  12048  algcvga  12051  algfx  12052  eucalgcvga  12058  eucalg  12059