Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ackvalsucsucval Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ackvalsucsucval 48674
Description: The Ackermann function at the successors. This is the third equation of Péter's definition of the Ackermann function. (Contributed by AV, 8-May-2024.)
Assertion
Ref Expression
ackvalsucsucval ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘(𝑀 + 1))‘(𝑁 + 1)) = ((Ack‘𝑀)‘((Ack‘(𝑀 + 1))‘𝑁)))

Proof of Theorem ackvalsucsucval
StepHypRef Expression
1 peano2nn0 12442 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝑁 + 1) ∈ ℕ0)
2 ackvalsuc1 48665 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝑁 + 1) ∈ ℕ0) → ((Ack‘(𝑀 + 1))‘(𝑁 + 1)) = (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1))‘1))
31, 2sylan2 593 . 2 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘(𝑀 + 1))‘(𝑁 + 1)) = (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1))‘1))
4 fvexd 6841 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (Ack‘𝑀) ∈ V)
51adantl 481 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑁 + 1) ∈ ℕ0)
6 eqidd 2730 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) = ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)))
7 itcovalsucov 48654 . . . . 5 (((Ack‘𝑀) ∈ V ∧ (𝑁 + 1) ∈ ℕ0 ∧ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) = ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1)) = ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))))
84, 5, 6, 7syl3anc 1373 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1)) = ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))))
98fveq1d 6828 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1))‘1) = (((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)))‘1))
10 ackfnnn0 48671 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℕ0 → (Ack‘𝑀) Fn ℕ0)
1110adantr 480 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (Ack‘𝑀) Fn ℕ0)
12 nn0ex 12408 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
1312a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ℕ0 ∈ V)
14 ackendofnn0 48670 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ0 → (Ack‘𝑀):ℕ0⟶ℕ0)
1514adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (Ack‘𝑀):ℕ0⟶ℕ0)
16 simpr 484 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℕ0)
1713, 15, 16itcovalendof 48655 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁):ℕ0⟶ℕ0)
1817ffnd 6657 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) Fn ℕ0)
1917frnd 6664 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ran ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) ⊆ ℕ0)
20 fnco 6604 . . . . . 6 (((Ack‘𝑀) Fn ℕ0 ∧ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) Fn ℕ0 ∧ ran ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) ⊆ ℕ0) → ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁)) Fn ℕ0)
2111, 18, 19, 20syl3anc 1373 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁)) Fn ℕ0)
22 eqidd 2730 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) = ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁))
23 itcovalsucov 48654 . . . . . . 7 (((Ack‘𝑀) ∈ V ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) = ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁)) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) = ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁)))
244, 16, 22, 23syl3anc 1373 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) = ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁)))
2524fneq1d 6579 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) Fn ℕ0 ↔ ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁)) Fn ℕ0))
2621, 25mpbird 257 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) Fn ℕ0)
27 1nn0 12418 . . . 4 1 ∈ ℕ0
28 fvco2 6924 . . . 4 ((((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) Fn ℕ0 ∧ 1 ∈ ℕ0) → (((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)))‘1) = ((Ack‘𝑀)‘(((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1)))
2926, 27, 28sylancl 586 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)))‘1) = ((Ack‘𝑀)‘(((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1)))
309, 29eqtrd 2764 . 2 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1))‘1) = ((Ack‘𝑀)‘(((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1)))
31 ackvalsuc1 48665 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘(𝑀 + 1))‘𝑁) = (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1))
3231eqcomd 2735 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1) = ((Ack‘(𝑀 + 1))‘𝑁))
3332fveq2d 6830 . 2 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘𝑀)‘(((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1)) = ((Ack‘𝑀)‘((Ack‘(𝑀 + 1))‘𝑁)))
343, 30, 333eqtrd 2768 1 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘(𝑀 + 1))‘(𝑁 + 1)) = ((Ack‘𝑀)‘((Ack‘(𝑀 + 1))‘𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wcel 2109  Vcvv 3438  wss 3905  ran crn 5624  ccom 5627   Fn wfn 6481  wf 6482  cfv 6486  (class class class)co 7353  1c1 11029   + caddc 11031  0cn0 12402  IterCompcitco 48643  Ackcack 48644
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7675  ax-inf2 9556  ax-cnex 11084  ax-resscn 11085  ax-1cn 11086  ax-icn 11087  ax-addcl 11088  ax-addrcl 11089  ax-mulcl 11090  ax-mulrcl 11091  ax-mulcom 11092  ax-addass 11093  ax-mulass 11094  ax-distr 11095  ax-i2m1 11096  ax-1ne0 11097  ax-1rid 11098  ax-rnegex 11099  ax-rrecex 11100  ax-cnre 11101  ax-pre-lttri 11102  ax-pre-lttrn 11103  ax-pre-ltadd 11104  ax-pre-mulgt0 11105
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-reu 3346  df-rab 3397  df-v 3440  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4479  df-pw 4555  df-sn 4580  df-pr 4582  df-op 4586  df-uni 4862  df-iun 4946  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5518  df-eprel 5523  df-po 5531  df-so 5532  df-fr 5576  df-we 5578  df-xp 5629  df-rel 5630  df-cnv 5631  df-co 5632  df-dm 5633  df-rn 5634  df-res 5635  df-ima 5636  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-riota 7310  df-ov 7356  df-oprab 7357  df-mpo 7358  df-om 7807  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-er 8632  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-pnf 11170  df-mnf 11171  df-xr 11172  df-ltxr 11173  df-le 11174  df-sub 11367  df-neg 11368  df-nn 12147  df-n0 12403  df-z 12490  df-uz 12754  df-seq 13927  df-itco 48645  df-ack 48646
This theorem is referenced by:  ackval41a  48680  ackval42  48682
  Copyright terms: Public domain W3C validator