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 49176
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 12468 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝑁 + 1) ∈ ℕ0)
2 ackvalsuc1 49167 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝑁 + 1) ∈ ℕ0) → ((Ack‘(𝑀 + 1))‘(𝑁 + 1)) = (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1))‘1))
31, 2sylan2 594 . 2 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘(𝑀 + 1))‘(𝑁 + 1)) = (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1))‘1))
4 fvexd 6849 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (Ack‘𝑀) ∈ V)
51adantl 481 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑁 + 1) ∈ ℕ0)
6 eqidd 2738 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) = ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)))
7 itcovalsucov 49156 . . . . 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 1374 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1)) = ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))))
98fveq1d 6836 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1))‘1) = (((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)))‘1))
10 ackfnnn0 49173 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℕ0 → (Ack‘𝑀) Fn ℕ0)
1110adantr 480 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (Ack‘𝑀) Fn ℕ0)
12 nn0ex 12434 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
1312a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ℕ0 ∈ V)
14 ackendofnn0 49172 . . . . . . . . 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 49157 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁):ℕ0⟶ℕ0)
1817ffnd 6663 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) Fn ℕ0)
1917frnd 6670 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ran ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) ⊆ ℕ0)
20 fnco 6610 . . . . . 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 1374 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁)) Fn ℕ0)
22 eqidd 2738 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁) = ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁))
23 itcovalsucov 49156 . . . . . . 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 1374 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)) = ((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘𝑁)))
2524fneq1d 6585 . . . . 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 12444 . . . 4 1 ∈ ℕ0
28 fvco2 6931 . . . 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 587 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((Ack‘𝑀) ∘ ((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1)))‘1) = ((Ack‘𝑀)‘(((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1)))
309, 29eqtrd 2772 . 2 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘((𝑁 + 1) + 1))‘1) = ((Ack‘𝑀)‘(((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1)))
31 ackvalsuc1 49167 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘(𝑀 + 1))‘𝑁) = (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1))
3231eqcomd 2743 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → (((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1) = ((Ack‘(𝑀 + 1))‘𝑁))
3332fveq2d 6838 . 2 ((𝑀 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℕ0) → ((Ack‘𝑀)‘(((IterComp‘(Ack‘𝑀))‘(𝑁 + 1))‘1)) = ((Ack‘𝑀)‘((Ack‘(𝑀 + 1))‘𝑁)))
343, 30, 333eqtrd 2776 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 1542  wcel 2114  Vcvv 3430  wss 3890  ran crn 5625  ccom 5628   Fn wfn 6487  wf 6488  cfv 6492  (class class class)co 7360  1c1 11030   + caddc 11032  0cn0 12428  IterCompcitco 49145  Ackcack 49146
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5302  ax-pr 5370  ax-un 7682  ax-inf2 9553  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-2nd 7936  df-frecs 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8342  df-er 8636  df-en 8887  df-dom 8888  df-sdom 8889  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-nn 12166  df-n0 12429  df-z 12516  df-uz 12780  df-seq 13955  df-itco 49147  df-ack 49148
This theorem is referenced by:  ackval41a  49182  ackval42  49184
  Copyright terms: Public domain W3C validator