Theorem cshco 14201

Description: Mapping of words commutes with the "cyclical shift" operation. (Contributed by AV, 12-Nov-2018.)

Assertion

Ref	Expression
cshco	⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (𝐹 ∘ (𝑊 cyclShift 𝑁)) = ((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁))

Proof of Theorem cshco

Dummy variable 𝑖 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ffn 6517	. . . 4 ⊢ (𝐹:𝐴⟶𝐵 → 𝐹 Fn 𝐴)
2	1	3ad2ant3 1131	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → 𝐹 Fn 𝐴)
3		cshwfn 14166	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑊 cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘𝑊)))
4	3	3adant3 1128	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (𝑊 cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘𝑊)))
5		cshwrn 14167	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ran (𝑊 cyclShift 𝑁) ⊆ 𝐴)
6	5	3adant3 1128	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → ran (𝑊 cyclShift 𝑁) ⊆ 𝐴)
7		fnco 6468	. . 3 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ (𝑊 cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘𝑊)) ∧ ran (𝑊 cyclShift 𝑁) ⊆ 𝐴) → (𝐹 ∘ (𝑊 cyclShift 𝑁)) Fn (0..^(♯‘𝑊)))
8	2, 4, 6, 7	syl3anc 1367	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (𝐹 ∘ (𝑊 cyclShift 𝑁)) Fn (0..^(♯‘𝑊)))
9		wrdco 14196	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (𝐹 ∘ 𝑊) ∈ Word 𝐵)
10	9	3adant2 1127	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (𝐹 ∘ 𝑊) ∈ Word 𝐵)
11		simp2 1133	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → 𝑁 ∈ ℤ)
12		cshwfn 14166	. . . 4 ⊢ (((𝐹 ∘ 𝑊) ∈ Word 𝐵 ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))))
13	10, 11, 12	syl2anc 586	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → ((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))))
14		lenco 14197	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)) = (♯‘𝑊))
15	14	3adant2 1127	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)) = (♯‘𝑊))
16	15	oveq2d 7175	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (0..^(♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))) = (0..^(♯‘𝑊)))
17	16	fneq2d 6450	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))) ↔ ((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘𝑊))))
18	13, 17	mpbid 234	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → ((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘𝑊)))
19	15	adantr 483	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)) = (♯‘𝑊))
20	19	oveq2d 7175	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))) = ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)))
21	20	fveq2d 6677	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))) = (𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊))))
22	21	fveq2d 6677	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝐹‘(𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))))) = (𝐹‘(𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)))))
23		wrdfn 13879	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝐴 → 𝑊 Fn (0..^(♯‘𝑊)))
24	23	3ad2ant1 1129	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → 𝑊 Fn (0..^(♯‘𝑊)))
25	24	adantr 483	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → 𝑊 Fn (0..^(♯‘𝑊)))
26		elfzoelz 13041	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → 𝑖 ∈ ℤ)
27		zaddcl 12025	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑖 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑖 + 𝑁) ∈ ℤ)
28	26, 11, 27	syl2anr 598	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝑖 + 𝑁) ∈ ℤ)
29		elfzo0 13081	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ↔ (𝑖 ∈ ℕ0 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℕ ∧ 𝑖 < (♯‘𝑊)))
30	29	simp2bi 1142	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → (♯‘𝑊) ∈ ℕ)
31	30	adantl 484	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (♯‘𝑊) ∈ ℕ)
32		zmodfzo 13265	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑖 + 𝑁) ∈ ℤ ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℕ) → ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)) ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
33	28, 31, 32	syl2anc 586	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)) ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
34	15	oveq2d 7175	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))) = ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)))
35	34	eleq1d 2900	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))) ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ↔ ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)) ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
36	35	adantr 483	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))) ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ↔ ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)) ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
37	33, 36	mpbird 259	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))) ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
38		fvco2 6761	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 Fn (0..^(♯‘𝑊)) ∧ ((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))) ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝐹 ∘ 𝑊)‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))) = (𝐹‘(𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))))))
39	25, 37, 38	syl2anc 586	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝐹 ∘ 𝑊)‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))) = (𝐹‘(𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))))))
40		simpl1 1187	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → 𝑊 ∈ Word 𝐴)
41	11	adantr 483	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → 𝑁 ∈ ℤ)
42		simpr 487	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
43		cshwidxmod 14168	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝑊 cyclShift 𝑁)‘𝑖) = (𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊))))
44	43	fveq2d 6677	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝐹‘((𝑊 cyclShift 𝑁)‘𝑖)) = (𝐹‘(𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)))))
45	40, 41, 42, 44	syl3anc 1367	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝐹‘((𝑊 cyclShift 𝑁)‘𝑖)) = (𝐹‘(𝑊‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘𝑊)))))
46	22, 39, 45	3eqtr4rd 2870	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝐹‘((𝑊 cyclShift 𝑁)‘𝑖)) = ((𝐹 ∘ 𝑊)‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))))
47		fvco2 6761	. . . 4 ⊢ (((𝑊 cyclShift 𝑁) Fn (0..^(♯‘𝑊)) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝐹 ∘ (𝑊 cyclShift 𝑁))‘𝑖) = (𝐹‘((𝑊 cyclShift 𝑁)‘𝑖)))
48	4, 47	sylan 582	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝐹 ∘ (𝑊 cyclShift 𝑁))‘𝑖) = (𝐹‘((𝑊 cyclShift 𝑁)‘𝑖)))
49	10	adantr 483	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝐹 ∘ 𝑊) ∈ Word 𝐵)
50	15	eqcomd 2830	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (♯‘𝑊) = (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))
51	50	oveq2d 7175	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (0..^(♯‘𝑊)) = (0..^(♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))))
52	51	eleq2d 2901	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ↔ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))))
53	52	biimpa 479	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → 𝑖 ∈ (0..^(♯‘(𝐹 ∘ 𝑊))))
54		cshwidxmod 14168	. . . 4 ⊢ (((𝐹 ∘ 𝑊) ∈ Word 𝐵 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))) → (((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁)‘𝑖) = ((𝐹 ∘ 𝑊)‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))))
55	49, 41, 53, 54	syl3anc 1367	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁)‘𝑖) = ((𝐹 ∘ 𝑊)‘((𝑖 + 𝑁) mod (♯‘(𝐹 ∘ 𝑊)))))
56	46, 48, 55	3eqtr4d 2869	. 2 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) ∧ 𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ((𝐹 ∘ (𝑊 cyclShift 𝑁))‘𝑖) = (((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁)‘𝑖))
57	8, 18, 56	eqfnfvd 6808	1 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐴 ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → (𝐹 ∘ (𝑊 cyclShift 𝑁)) = ((𝐹 ∘ 𝑊) cyclShift 𝑁))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   ∧ w3a 1083   = wceq 1536   ∈ wcel 2113   ⊆ wss 3939   class class class wbr 5069  ran crn 5559   ∘ ccom 5562   Fn wfn 6353  ⟶wf 6354  ‘cfv 6358  (class class class)co 7159  0cc0 10540   + caddc 10543   < clt 10678  ℕcn 11641  ℕ₀cn0 11900  ℤcz 11984  ..^cfzo 13036   mod cmo 13240  ♯chash 13693  Word cword 13864   cyclShift ccsh 14153

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 1969  ax-7 2014  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2176  ax-ext 2796  ax-rep 5193  ax-sep 5206  ax-nul 5213  ax-pow 5269  ax-pr 5333  ax-un 7464  ax-cnex 10596  ax-resscn 10597  ax-1cn 10598  ax-icn 10599  ax-addcl 10600  ax-addrcl 10601  ax-mulcl 10602  ax-mulrcl 10603  ax-mulcom 10604  ax-addass 10605  ax-mulass 10606  ax-distr 10607  ax-i2m1 10608  ax-1ne0 10609  ax-1rid 10610  ax-rnegex 10611  ax-rrecex 10612  ax-cnre 10613  ax-pre-lttri 10614  ax-pre-lttrn 10615  ax-pre-ltadd 10616  ax-pre-mulgt0 10617  ax-pre-sup 10618

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1539  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2069  df-mo 2621  df-eu 2653  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2966  df-ne 3020  df-nel 3127  df-ral 3146  df-rex 3147  df-reu 3148  df-rmo 3149  df-rab 3150  df-v 3499  df-sbc 3776  df-csb 3887  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3955  df-pss 3957  df-nul 4295  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4571  df-pr 4573  df-tp 4575  df-op 4577  df-uni 4842  df-int 4880  df-iun 4924  df-br 5070  df-opab 5132  df-mpt 5150  df-tr 5176  df-id 5463  df-eprel 5468  df-po 5477  df-so 5478  df-fr 5517  df-we 5519  df-xp 5564  df-rel 5565  df-cnv 5566  df-co 5567  df-dm 5568  df-rn 5569  df-res 5570  df-ima 5571  df-pred 6151  df-ord 6197  df-on 6198  df-lim 6199  df-suc 6200  df-iota 6317  df-fun 6360  df-fn 6361  df-f 6362  df-f1 6363  df-fo 6364  df-f1o 6365  df-fv 6366  df-riota 7117  df-ov 7162  df-oprab 7163  df-mpo 7164  df-om 7584  df-1st 7692  df-2nd 7693  df-wrecs 7950  df-recs 8011  df-rdg 8049  df-1o 8105  df-oadd 8109  df-er 8292  df-en 8513  df-dom 8514  df-sdom 8515  df-fin 8516  df-sup 8909  df-inf 8910  df-card 9371  df-pnf 10680  df-mnf 10681  df-xr 10682  df-ltxr 10683  df-le 10684  df-sub 10875  df-neg 10876  df-div 11301  df-nn 11642  df-2 11703  df-n0 11901  df-z 11985  df-uz 12247  df-rp 12393  df-fz 12896  df-fzo 13037  df-fl 13165  df-mod 13241  df-hash 13694  df-word 13865  df-concat 13926  df-substr 14006  df-pfx 14036  df-csh 14154

This theorem is referenced by:  cycpmconjv  30788  cycpmconjslem1  30800