Theorem algfx 16100

Description: If 𝐹 reaches a fixed point when the countdown function 𝐶 reaches 0, 𝐹 remains fixed after 𝑁 steps. (Contributed by Paul Chapman, 22-Jun-2011.)

Hypotheses

Ref	Expression
algcvga.1	⊢ 𝐹:𝑆⟶𝑆
algcvga.2	⊢ 𝑅 = seq0((𝐹 ∘ 1st ), (ℕ0 × {𝐴}))
algcvga.3	⊢ 𝐶:𝑆⟶ℕ0
algcvga.4	⊢ (𝑧 ∈ 𝑆 → ((𝐶‘(𝐹‘𝑧)) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘𝑧)) < (𝐶‘𝑧)))
algcvga.5	⊢ 𝑁 = (𝐶‘𝐴)
algfx.6	⊢ (𝑧 ∈ 𝑆 → ((𝐶‘𝑧) = 0 → (𝐹‘𝑧) = 𝑧))

Assertion

Ref	Expression
algfx	⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝑅‘𝐾) = (𝑅‘𝑁)))

Distinct variable groups:   𝑧,𝐶   𝑧,𝐹   𝑧,𝑅   𝑧,𝑆   𝑧,𝐾   𝑧,𝑁

Allowed substitution hint:   𝐴(𝑧)

Proof of Theorem algfx

Dummy variables 𝑘 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		algcvga.5	. . . 4 ⊢ 𝑁 = (𝐶‘𝐴)
2		algcvga.3	. . . . 5 ⊢ 𝐶:𝑆⟶ℕ0
3	2	ffvelrni 6881	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐶‘𝐴) ∈ ℕ0)
4	1, 3	eqeltrid 2835	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝑁 ∈ ℕ0)
5	4	nn0zd 12245	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝑁 ∈ ℤ)
6		uzval 12405	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (ℤ≥‘𝑁) = {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑁 ≤ 𝑧})
7	6	eleq2d 2816	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ↔ 𝐾 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑁 ≤ 𝑧}))
8	7	pm5.32i 578	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ↔ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑁 ≤ 𝑧}))
9		fveqeq2 6704	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = 𝑁 → ((𝑅‘𝑚) = (𝑅‘𝑁) ↔ (𝑅‘𝑁) = (𝑅‘𝑁)))
10	9	imbi2d 344	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 = 𝑁 → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑚) = (𝑅‘𝑁)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑁) = (𝑅‘𝑁))))
11		fveqeq2 6704	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝑅‘𝑚) = (𝑅‘𝑁) ↔ (𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑁)))
12	11	imbi2d 344	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 = 𝑘 → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑚) = (𝑅‘𝑁)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑁))))
13		fveqeq2 6704	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = (𝑘 + 1) → ((𝑅‘𝑚) = (𝑅‘𝑁) ↔ (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑁)))
14	13	imbi2d 344	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 = (𝑘 + 1) → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑚) = (𝑅‘𝑁)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑁))))
15		fveqeq2 6704	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = 𝐾 → ((𝑅‘𝑚) = (𝑅‘𝑁) ↔ (𝑅‘𝐾) = (𝑅‘𝑁)))
16	15	imbi2d 344	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 = 𝐾 → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑚) = (𝑅‘𝑁)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝐾) = (𝑅‘𝑁))))
17		eqidd 2737	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑁) = (𝑅‘𝑁))
18	17	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑁) = (𝑅‘𝑁)))
19	6	eleq2d 2816	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ↔ 𝑘 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑁 ≤ 𝑧}))
20	19	pm5.32i 578	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ↔ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑁 ≤ 𝑧}))
21		eluznn0 12478	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
22	4, 21	sylan 583	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
23		nn0uz 12441	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
24		algcvga.2	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 𝑅 = seq0((𝐹 ∘ 1st ), (ℕ0 × {𝐴}))
25		0zd 12153	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 0 ∈ ℤ)
26		id 22	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝐴 ∈ 𝑆)
27		algcvga.1	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝐹:𝑆⟶𝑆
28	27	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝐹:𝑆⟶𝑆)
29	23, 24, 25, 26, 28	algrp1 16094	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝐹‘(𝑅‘𝑘)))
30	22, 29	syldan 594	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝐹‘(𝑅‘𝑘)))
31	23, 24, 25, 26, 28	algrf 16093	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → 𝑅:ℕ0⟶𝑆)
32	31	ffvelrnda 6882	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑅‘𝑘) ∈ 𝑆)
33	22, 32	syldan 594	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝑅‘𝑘) ∈ 𝑆)
34		algcvga.4	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑆 → ((𝐶‘(𝐹‘𝑧)) ≠ 0 → (𝐶‘(𝐹‘𝑧)) < (𝐶‘𝑧)))
35	27, 24, 2, 34, 1	algcvga 16099	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0))
36	35	imp 410	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0)
37		fveqeq2 6704	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → ((𝐶‘𝑧) = 0 ↔ (𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0))
38		fveq2 6695	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘(𝑅‘𝑘)))
39		id 22	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → 𝑧 = (𝑅‘𝑘))
40	38, 39	eqeq12d 2752	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → ((𝐹‘𝑧) = 𝑧 ↔ (𝐹‘(𝑅‘𝑘)) = (𝑅‘𝑘)))
41	37, 40	imbi12d 348	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑅‘𝑘) → (((𝐶‘𝑧) = 0 → (𝐹‘𝑧) = 𝑧) ↔ ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐹‘(𝑅‘𝑘)) = (𝑅‘𝑘))))
42		algfx.6	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑆 → ((𝐶‘𝑧) = 0 → (𝐹‘𝑧) = 𝑧))
43	41, 42	vtoclga 3479	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑅‘𝑘) ∈ 𝑆 → ((𝐶‘(𝑅‘𝑘)) = 0 → (𝐹‘(𝑅‘𝑘)) = (𝑅‘𝑘)))
44	33, 36, 43	sylc 65	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘(𝑅‘𝑘)) = (𝑅‘𝑘))
45	30, 44	eqtrd 2771	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑘))
46	45	eqeq1d 2738	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → ((𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑁) ↔ (𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑁)))
47	46	biimprd 251	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → ((𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑁) → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑁)))
48	47	expcom 417	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝐴 ∈ 𝑆 → ((𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑁) → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑁))))
49	48	adantl 485	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐴 ∈ 𝑆 → ((𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑁) → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑁))))
50	20, 49	sylbir 238	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑁 ≤ 𝑧}) → (𝐴 ∈ 𝑆 → ((𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑁) → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑁))))
51	50	a2d 29	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑁 ≤ 𝑧}) → ((𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝑘) = (𝑅‘𝑁)) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘(𝑘 + 1)) = (𝑅‘𝑁))))
52	10, 12, 14, 16, 18, 51	uzind3 12236	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑁 ≤ 𝑧}) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝐾) = (𝑅‘𝑁)))
53	8, 52	sylbi 220	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝐾) = (𝑅‘𝑁)))
54	53	ex 416	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑅‘𝐾) = (𝑅‘𝑁))))
55	54	com3r 87	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑁 ∈ ℤ → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝑅‘𝐾) = (𝑅‘𝑁))))
56	5, 55	mpd 15	1 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (𝑅‘𝐾) = (𝑅‘𝑁)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1543   ∈ wcel 2112   ≠ wne 2932  {crab 3055  {csn 4527   class class class wbr 5039   × cxp 5534   ∘ ccom 5540  ⟶wf 6354  ‘cfv 6358  (class class class)co 7191  1^st c1st 7737  0cc0 10694  1c1 10695   + caddc 10697   < clt 10832   ≤ cle 10833  ℕ₀cn0 12055  ℤcz 12141  ℤ_≥cuz 12403  seqcseq 13539

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2018  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2160  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5177  ax-nul 5184  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7501  ax-cnex 10750  ax-resscn 10751  ax-1cn 10752  ax-icn 10753  ax-addcl 10754  ax-addrcl 10755  ax-mulcl 10756  ax-mulrcl 10757  ax-mulcom 10758  ax-addass 10759  ax-mulass 10760  ax-distr 10761  ax-i2m1 10762  ax-1ne0 10763  ax-1rid 10764  ax-rnegex 10765  ax-rrecex 10766  ax-cnre 10767  ax-pre-lttri 10768  ax-pre-lttrn 10769  ax-pre-ltadd 10770  ax-pre-mulgt0 10771

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2073  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2809  df-nfc 2879  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rab 3060  df-v 3400  df-sbc 3684  df-csb 3799  df-dif 3856  df-un 3858  df-in 3860  df-ss 3870  df-pss 3872  df-nul 4224  df-if 4426  df-pw 4501  df-sn 4528  df-pr 4530  df-tp 4532  df-op 4534  df-uni 4806  df-iun 4892  df-br 5040  df-opab 5102  df-mpt 5121  df-tr 5147  df-id 5440  df-eprel 5445  df-po 5453  df-so 5454  df-fr 5494  df-we 5496  df-xp 5542  df-rel 5543  df-cnv 5544  df-co 5545  df-dm 5546  df-rn 5547  df-res 5548  df-ima 5549  df-pred 6140  df-ord 6194  df-on 6195  df-lim 6196  df-suc 6197  df-iota 6316  df-fun 6360  df-fn 6361  df-f 6362  df-f1 6363  df-fo 6364  df-f1o 6365  df-fv 6366  df-riota 7148  df-ov 7194  df-oprab 7195  df-mpo 7196  df-om 7623  df-1st 7739  df-2nd 7740  df-wrecs 8025  df-recs 8086  df-rdg 8124  df-er 8369  df-en 8605  df-dom 8606  df-sdom 8607  df-pnf 10834  df-mnf 10835  df-xr 10836  df-ltxr 10837  df-le 10838  df-sub 11029  df-neg 11030  df-nn 11796  df-n0 12056  df-z 12142  df-uz 12404  df-fz 13061  df-seq 13540

This theorem is referenced by: (None)