Theorem seq3clss 10837

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

Hypotheses

Ref	Expression
seq3clss.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
seq3clss.ft	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑇)
seq3clss.fs	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
seq3clss.scl	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑆)
seq3clss.t	⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝑇)
seq3clss.tcl	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑦 ∈ 𝑇)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑇)

Assertion

Ref	Expression
seq3clss	⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ∈ 𝑆)

Distinct variable groups:   𝑥, + ,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝑥,𝑀,𝑦   𝑥,𝑁,𝑦   𝑥,𝑆,𝑦   𝑥,𝑇,𝑦   𝜑,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 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
2		eluzfz2 10369	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑁 ∈ (𝑀...𝑁))
3	1, 2	syl 14	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (𝑀...𝑁))
4		fveq2 5672	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑀 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑀))
5	4	eleq1d 2303	. . . 4 ⊢ (𝑤 = 𝑀 → ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) ∈ 𝑆 ↔ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑀) ∈ 𝑆))
6	5	imbi2d 230	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑀 → ((𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) ∈ 𝑆) ↔ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑀) ∈ 𝑆)))
7		fveq2 5672	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑘 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘))
8	7	eleq1d 2303	. . . 4 ⊢ (𝑤 = 𝑘 → ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) ∈ 𝑆 ↔ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆))
9	8	imbi2d 230	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑘 → ((𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) ∈ 𝑆) ↔ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆)))
10		fveq2 5672	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = (𝑘 + 1) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘(𝑘 + 1)))
11	10	eleq1d 2303	. . . 4 ⊢ (𝑤 = (𝑘 + 1) → ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) ∈ 𝑆 ↔ (seq𝑀( + , 𝐹)‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑆))
12	11	imbi2d 230	. . 3 ⊢ (𝑤 = (𝑘 + 1) → ((𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) ∈ 𝑆) ↔ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑆)))
13		fveq2 5672	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑁 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) = (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁))
14	13	eleq1d 2303	. . . 4 ⊢ (𝑤 = 𝑁 → ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) ∈ 𝑆 ↔ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ∈ 𝑆))
15	14	imbi2d 230	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑁 → ((𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑤) ∈ 𝑆) ↔ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ∈ 𝑆)))
16		eluzel2 9861	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
17	1, 16	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
18		seq3clss.ft	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑇)
19		seq3clss.tcl	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑦 ∈ 𝑇)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑇)
20	17, 18, 19	seq3-1 10828	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑀) = (𝐹‘𝑀))
21		fveq2 5672	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑀 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑀))
22	21	eleq1d 2303	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑀 → ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆 ↔ (𝐹‘𝑀) ∈ 𝑆))
23		seq3clss.fs	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
24	23	ralrimiva 2617	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)(𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
25		eluzfz1 10368	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑀 ∈ (𝑀...𝑁))
26	1, 25	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (𝑀...𝑁))
27	22, 24, 26	rspcdva 2928	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑀) ∈ 𝑆)
28	20, 27	eqeltrd 2311	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑀) ∈ 𝑆)
29	28	a1i 9	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑀) ∈ 𝑆))
30		elfzouz 10489	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
31	30	ad2antlr 489	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
32	18	adantlr 477	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ 𝑥 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑇)
33	32	adantlr 477	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) ∧ 𝑥 ∈ (ℤ≥‘𝑀)) → (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑇)
34	19	adantlr 477	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑦 ∈ 𝑇)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑇)
35	34	adantlr 477	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑦 ∈ 𝑇)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑇)
36	31, 33, 35	seq3p1 10831	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘(𝑘 + 1)) = ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) + (𝐹‘(𝑘 + 1))))
37		seq3clss.scl	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑆)
38	37	adantlr 477	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑆)
39	38	adantlr 477	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑆)
40		simpr 110	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆)
41		fveq2 5672	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = (𝑘 + 1) → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘(𝑘 + 1)))
42	41	eleq1d 2303	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (𝑘 + 1) → ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆 ↔ (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑆))
43	24	ad2antrr 488	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → ∀𝑥 ∈ (𝑀...𝑁)(𝐹‘𝑥) ∈ 𝑆)
44		fzofzp1 10576	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁) → (𝑘 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))
45	44	ad2antlr 489	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → (𝑘 + 1) ∈ (𝑀...𝑁))
46	42, 43, 45	rspcdva 2928	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑆)
47	39, 40, 46	caovcld 6210	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) + (𝐹‘(𝑘 + 1))) ∈ 𝑆)
48	36, 47	eqeltrd 2311	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) ∧ (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → (seq𝑀( + , 𝐹)‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑆)
49	48	ex 115	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁)) → ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑆))
50	49	expcom 116	. . . 4 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁) → (𝜑 → ((seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑆)))
51	50	a2d 26	. . 3 ⊢ (𝑘 ∈ (𝑀..^𝑁) → ((𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑘) ∈ 𝑆) → (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑆)))
52	6, 9, 12, 15, 29, 51	fzind2 10589	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ (𝑀...𝑁) → (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ∈ 𝑆))
53	3, 52	mpcom 36	1 ⊢ (𝜑 → (seq𝑀( + , 𝐹)‘𝑁) ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1398   ∈ wcel 2205  ∀wral 2522   ⊆ wss 3213  ‘cfv 5354  (class class class)co 6052  1c1 8130   + caddc 8132  ℤcz 9579  ℤ_≥cuz 9856  ...cfz 10345  ..^cfzo 10480  seqcseq 10813

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 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4227  ax-sep 4230  ax-nul 4238  ax-pow 4289  ax-pr 4324  ax-un 4556  ax-setind 4661  ax-iinf 4712  ax-cnex 8220  ax-resscn 8221  ax-1cn 8222  ax-1re 8223  ax-icn 8224  ax-addcl 8225  ax-addrcl 8226  ax-mulcl 8227  ax-addcom 8229  ax-addass 8231  ax-distr 8233  ax-i2m1 8234  ax-0lt1 8235  ax-0id 8237  ax-rnegex 8238  ax-cnre 8240  ax-pre-ltirr 8241  ax-pre-ltwlin 8242  ax-pre-lttrn 8243  ax-pre-ltadd 8245

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3045  df-csb 3141  df-dif 3215  df-un 3217  df-in 3219  df-ss 3226  df-nul 3511  df-pw 3673  df-sn 3697  df-pr 3698  df-op 3700  df-uni 3917  df-int 3952  df-iun 3995  df-br 4112  df-opab 4174  df-mpt 4175  df-tr 4211  df-id 4416  df-iord 4489  df-on 4491  df-ilim 4492  df-suc 4494  df-iom 4715  df-xp 4757  df-rel 4758  df-cnv 4759  df-co 4760  df-dm 4761  df-rn 4762  df-res 4763  df-ima 4764  df-iota 5314  df-fun 5356  df-fn 5357  df-f 5358  df-f1 5359  df-fo 5360  df-f1o 5361  df-fv 5362  df-riota 6005  df-ov 6055  df-oprab 6056  df-mpo 6057  df-1st 6336  df-2nd 6337  df-recs 6538  df-frec 6624  df-pnf 8312  df-mnf 8313  df-xr 8314  df-ltxr 8315  df-le 8316  df-sub 8448  df-neg 8449  df-inn 9240  df-n0 9499  df-z 9580  df-uz 9857  df-fz 10346  df-fzo 10481  df-seqfrec 10814

This theorem is referenced by:  seqclg  10838  seqfeq4g  10897  fsumcl2lem  12088  gsumwsubmcl  13726  gsumfzcl  13729