MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cshw1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cshw1 14861
Description: If cyclically shifting a word by 1 position results in the word itself, the word is build of identical symbols. Remark: also "valid" for an empty word! (Contributed by AV, 13-May-2018.) (Revised by AV, 7-Jun-2018.) (Proof shortened by AV, 1-Nov-2018.)
Assertion
Ref Expression
cshw1 ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0))
Distinct variable groups:   𝑖,𝑉   𝑖,𝑊

Proof of Theorem cshw1
StepHypRef Expression
1 ral0 4460 . . . 4 𝑖 ∈ ∅ (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)
2 oveq2 7420 . . . . . 6 ((♯‘𝑊) = 0 → (0..^(♯‘𝑊)) = (0..^0))
3 fzo0 13714 . . . . . 6 (0..^0) = ∅
42, 3eqtrdi 2814 . . . . 5 ((♯‘𝑊) = 0 → (0..^(♯‘𝑊)) = ∅)
54raleqdv 3323 . . . 4 ((♯‘𝑊) = 0 → (∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0) ↔ ∀𝑖 ∈ ∅ (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
61, 5mpbiri 261 . . 3 ((♯‘𝑊) = 0 → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0))
76a1d 26 . 2 ((♯‘𝑊) = 0 → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
8 simprl 782 . . . . . . . 8 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → 𝑊 ∈ Word 𝑉)
9 lencl 14572 . . . . . . . . . . 11 (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (♯‘𝑊) ∈ ℕ0)
10 1nn0 12521 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ0
1110a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → 1 ∈ ℕ0)
12 df-ne 2959 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((♯‘𝑊) ≠ 0 ↔ ¬ (♯‘𝑊) = 0)
13 elnnne0 12519 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((♯‘𝑊) ∈ ℕ ↔ ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (♯‘𝑊) ≠ 0))
1413simplbi2com 507 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((♯‘𝑊) ≠ 0 → ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → (♯‘𝑊) ∈ ℕ))
1512, 14sylbir 238 . . . . . . . . . . . . . . 15 (¬ (♯‘𝑊) = 0 → ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → (♯‘𝑊) ∈ ℕ))
1615adantr 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → (♯‘𝑊) ∈ ℕ))
1716impcom 412 . . . . . . . . . . . . 13 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → (♯‘𝑊) ∈ ℕ)
18 neqne 2966 . . . . . . . . . . . . . . 15 (¬ (♯‘𝑊) = 1 → (♯‘𝑊) ≠ 1)
1918ad2antll 741 . . . . . . . . . . . . . 14 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → (♯‘𝑊) ≠ 1)
20 nngt1ne1 12266 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((♯‘𝑊) ∈ ℕ → (1 < (♯‘𝑊) ↔ (♯‘𝑊) ≠ 1))
2117, 20syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → (1 < (♯‘𝑊) ↔ (♯‘𝑊) ≠ 1))
2219, 21mpbird 260 . . . . . . . . . . . . 13 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → 1 < (♯‘𝑊))
23 elfzo0 13731 . . . . . . . . . . . . 13 (1 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ↔ (1 ∈ ℕ0 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℕ ∧ 1 < (♯‘𝑊)))
2411, 17, 22, 23syl3anbrc 1362 . . . . . . . . . . . 12 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
2524ex 417 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
269, 25syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝑊 ∈ Word 𝑉 → ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
2726adantr 485 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
2827impcom 412 . . . . . . . 8 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
29 simprr 784 . . . . . . . 8 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)
30 lbfzo0 13730 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (0 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ↔ (♯‘𝑊) ∈ ℕ)
3130, 13sylbbr 239 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (♯‘𝑊) ≠ 0) → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
3231ex 417 . . . . . . . . . . . . . 14 ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → ((♯‘𝑊) ≠ 0 → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
3312, 32biimtrrid 246 . . . . . . . . . . . . 13 ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → (¬ (♯‘𝑊) = 0 → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
349, 33syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (¬ (♯‘𝑊) = 0 → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
3534adantr 485 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → (¬ (♯‘𝑊) = 0 → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
3635com12 33 . . . . . . . . . 10 (¬ (♯‘𝑊) = 0 → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
3736adantr 485 . . . . . . . . 9 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
3837imp 411 . . . . . . . 8 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
39 elfzoelz 13689 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → 1 ∈ ℤ)
40 cshweqrep 14860 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝑊 cyclShift 1) = 𝑊 ∧ 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ∀𝑖 ∈ ℕ0 (𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊)))))
4139, 40sylan2 604 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (((𝑊 cyclShift 1) = 𝑊 ∧ 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → ∀𝑖 ∈ ℕ0 (𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊)))))
4241imp 411 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) ∧ ((𝑊 cyclShift 1) = 𝑊 ∧ 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))) → ∀𝑖 ∈ ℕ0 (𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))))
438, 28, 29, 38, 42syl22anc 851 . . . . . . 7 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → ∀𝑖 ∈ ℕ0 (𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))))
44 0nn0 12520 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℕ0
45 fzossnn0 13721 . . . . . . . . 9 (0 ∈ ℕ0 → (0..^(♯‘𝑊)) ⊆ ℕ0)
46 ssralv 4007 . . . . . . . . 9 ((0..^(♯‘𝑊)) ⊆ ℕ0 → (∀𝑖 ∈ ℕ0 (𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊)))))
4744, 45, 46mp2b 10 . . . . . . . 8 (∀𝑖 ∈ ℕ0 (𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))))
48 eqcom 2770 . . . . . . . . . 10 ((𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) ↔ (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) = (𝑊‘0))
49 elfzoelz 13689 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → 𝑖 ∈ ℤ)
50 zre 12596 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑖 ∈ ℤ → 𝑖 ∈ ℝ)
51 ax-1rid 11171 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑖 ∈ ℝ → (𝑖 · 1) = 𝑖)
5250, 51syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑖 ∈ ℤ → (𝑖 · 1) = 𝑖)
5352oveq2d 7428 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑖 ∈ ℤ → (0 + (𝑖 · 1)) = (0 + 𝑖))
54 zcn 12597 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑖 ∈ ℤ → 𝑖 ∈ ℂ)
5554addlidd 11412 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑖 ∈ ℤ → (0 + 𝑖) = 𝑖)
5653, 55eqtrd 2798 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑖 ∈ ℤ → (0 + (𝑖 · 1)) = 𝑖)
5749, 56syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → (0 + (𝑖 · 1)) = 𝑖)
5857oveq1d 7427 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → ((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊)) = (𝑖 mod (♯‘𝑊)))
59 zmodidfzoimp 13936 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → (𝑖 mod (♯‘𝑊)) = 𝑖)
6058, 59eqtrd 2798 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → ((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊)) = 𝑖)
6160fveqeq2d 6891 . . . . . . . . . . 11 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → ((𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) = (𝑊‘0) ↔ (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
6261biimpd 232 . . . . . . . . . 10 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → ((𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) = (𝑊‘0) → (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
6348, 62biimtrid 245 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → ((𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) → (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
6463ralimia 3099 . . . . . . . 8 (∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0))
6547, 64syl 18 . . . . . . 7 (∀𝑖 ∈ ℕ0 (𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0))
6643, 65syl 18 . . . . . 6 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0))
6766ex 417 . . . . 5 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
6867impancom 456 . . . 4 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → (¬ (♯‘𝑊) = 1 → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
69 eqid 2763 . . . . . 6 (𝑊‘0) = (𝑊‘0)
70 c0ex 11201 . . . . . . 7 0 ∈ V
71 fveqeq2 6892 . . . . . . 7 (𝑖 = 0 → ((𝑊𝑖) = (𝑊‘0) ↔ (𝑊‘0) = (𝑊‘0)))
7270, 71ralsn 4648 . . . . . 6 (∀𝑖 ∈ {0} (𝑊𝑖) = (𝑊‘0) ↔ (𝑊‘0) = (𝑊‘0))
7369, 72mpbir 234 . . . . 5 𝑖 ∈ {0} (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)
74 oveq2 7420 . . . . . . 7 ((♯‘𝑊) = 1 → (0..^(♯‘𝑊)) = (0..^1))
75 fzo01 13778 . . . . . . 7 (0..^1) = {0}
7674, 75eqtrdi 2814 . . . . . 6 ((♯‘𝑊) = 1 → (0..^(♯‘𝑊)) = {0})
7776raleqdv 3323 . . . . 5 ((♯‘𝑊) = 1 → (∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0) ↔ ∀𝑖 ∈ {0} (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
7873, 77mpbiri 261 . . . 4 ((♯‘𝑊) = 1 → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0))
7968, 78pm2.61d2 183 . . 3 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0))
8079ex 417 . 2 (¬ (♯‘𝑊) = 0 → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
817, 80pm2.61i 184 1 ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1570  wcel 2143  wne 2958  wral 3079  wss 3906  c0 4287  {csn 4590   class class class wbr 5110  cfv 6538  (class class class)co 7412  cr 11100  0cc0 11101  1c1 11102   + caddc 11104   · cmul 11106   < clt 11244  cn 12234  0cn0 12505  cz 12592  ..^cfzo 13684   mod cmo 13904  chash 14368  Word cword 14552   cyclShift ccsh 14827
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178  ax-pre-sup 11179
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-er 8695  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-sup 9403  df-inf 9404  df-card 9926  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-div 11873  df-nn 12235  df-2 12304  df-n0 12506  df-z 12593  df-uz 12864  df-rp 13018  df-fz 13537  df-fzo 13685  df-fl 13827  df-mod 13905  df-hash 14369  df-word 14553  df-concat 14610  df-substr 14681  df-pfx 14711  df-csh 14828
This theorem is referenced by:  cshw1repsw  14862
  Copyright terms: Public domain W3C validator