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

Theorem cshw1 14885
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 4464 . . . 4 𝑖 ∈ ∅ (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)
2 oveq2 7431 . . . . . 6 ((♯‘𝑊) = 0 → (0..^(♯‘𝑊)) = (0..^0))
3 fzo0 13731 . . . . . 6 (0..^0) = ∅
42, 3eqtrdi 2817 . . . . 5 ((♯‘𝑊) = 0 → (0..^(♯‘𝑊)) = ∅)
54raleqdv 3326 . . . 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 783 . . . . . . . 8 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → 𝑊 ∈ Word 𝑉)
9 lencl 14590 . . . . . . . . . . 11 (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (♯‘𝑊) ∈ ℕ0)
10 1nn0 12538 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ0
1110a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → 1 ∈ ℕ0)
12 df-ne 2962 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((♯‘𝑊) ≠ 0 ↔ ¬ (♯‘𝑊) = 0)
13 elnnne0 12536 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((♯‘𝑊) ∈ ℕ ↔ ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (♯‘𝑊) ≠ 0))
1413simplbi2com 508 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((♯‘𝑊) ≠ 0 → ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → (♯‘𝑊) ∈ ℕ))
1512, 14sylbir 238 . . . . . . . . . . . . . . 15 (¬ (♯‘𝑊) = 0 → ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → (♯‘𝑊) ∈ ℕ))
1615adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → ((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 → (♯‘𝑊) ∈ ℕ))
1716impcom 413 . . . . . . . . . . . . 13 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → (♯‘𝑊) ∈ ℕ)
18 neqne 2969 . . . . . . . . . . . . . . 15 (¬ (♯‘𝑊) = 1 → (♯‘𝑊) ≠ 1)
1918ad2antll 742 . . . . . . . . . . . . . 14 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1)) → (♯‘𝑊) ≠ 1)
20 nngt1ne1 12283 . . . . . . . . . . . . . . 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 13748 . . . . . . . . . . . . 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 418 . . . . . . . . . . 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 486 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
2827impcom 413 . . . . . . . 8 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → 1 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
29 simprr 785 . . . . . . . 8 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)
30 lbfzo0 13747 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (0 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ↔ (♯‘𝑊) ∈ ℕ)
3130, 13sylbbr 239 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((♯‘𝑊) ∈ ℕ0 ∧ (♯‘𝑊) ≠ 0) → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
3231ex 418 . . . . . . . . . . . . . 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 486 . . . . . . . . . . 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 486 . . . . . . . . 9 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊))))
3837imp 412 . . . . . . . 8 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → 0 ∈ (0..^(♯‘𝑊)))
39 elfzoelz 13706 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → 1 ∈ ℤ)
40 cshweqrep 14884 . . . . . . . . . 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 605 . . . . . . . . 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 412 . . . . . . . 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 852 . . . . . . 7 (((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → ∀𝑖 ∈ ℕ0 (𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))))
44 0nn0 12537 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℕ0
45 fzossnn0 13738 . . . . . . . . 9 (0 ∈ ℕ0 → (0..^(♯‘𝑊)) ⊆ ℕ0)
46 ssralv 4009 . . . . . . . . 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 2773 . . . . . . . . . 10 ((𝑊‘0) = (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) ↔ (𝑊‘((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊))) = (𝑊‘0))
49 elfzoelz 13706 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → 𝑖 ∈ ℤ)
50 zre 12613 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑖 ∈ ℤ → 𝑖 ∈ ℝ)
51 ax-1rid 11188 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑖 ∈ ℝ → (𝑖 · 1) = 𝑖)
5250, 51syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑖 ∈ ℤ → (𝑖 · 1) = 𝑖)
5352oveq2d 7439 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑖 ∈ ℤ → (0 + (𝑖 · 1)) = (0 + 𝑖))
54 zcn 12614 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑖 ∈ ℤ → 𝑖 ∈ ℂ)
5554addlidd 11429 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑖 ∈ ℤ → (0 + 𝑖) = 𝑖)
5653, 55eqtrd 2801 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑖 ∈ ℤ → (0 + (𝑖 · 1)) = 𝑖)
5749, 56syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → (0 + (𝑖 · 1)) = 𝑖)
5857oveq1d 7438 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → ((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊)) = (𝑖 mod (♯‘𝑊)))
59 zmodidfzoimp 13954 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → (𝑖 mod (♯‘𝑊)) = 𝑖)
6058, 59eqtrd 2801 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) → ((0 + (𝑖 · 1)) mod (♯‘𝑊)) = 𝑖)
6160fveqeq2d 6896 . . . . . . . . . . 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 3102 . . . . . . . 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 418 . . . . 5 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ ¬ (♯‘𝑊) = 1) → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊) → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
6867impancom 457 . . . 4 ((¬ (♯‘𝑊) = 0 ∧ (𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (𝑊 cyclShift 1) = 𝑊)) → (¬ (♯‘𝑊) = 1 → ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊𝑖) = (𝑊‘0)))
69 eqid 2766 . . . . . 6 (𝑊‘0) = (𝑊‘0)
70 c0ex 11218 . . . . . . 7 0 ∈ V
71 fveqeq2 6897 . . . . . . 7 (𝑖 = 0 → ((𝑊𝑖) = (𝑊‘0) ↔ (𝑊‘0) = (𝑊‘0)))
7270, 71ralsn 4652 . . . . . 6 (∀𝑖 ∈ {0} (𝑊𝑖) = (𝑊‘0) ↔ (𝑊‘0) = (𝑊‘0))
7369, 72mpbir 234 . . . . 5 𝑖 ∈ {0} (𝑊𝑖) = (𝑊‘0)
74 oveq2 7431 . . . . . . 7 ((♯‘𝑊) = 1 → (0..^(♯‘𝑊)) = (0..^1))
75 fzo01 13795 . . . . . . 7 (0..^1) = {0}
7674, 75eqtrdi 2817 . . . . . 6 ((♯‘𝑊) = 1 → (0..^(♯‘𝑊)) = {0})
7776raleqdv 3326 . . . . 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 418 . 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
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 401   = wceq 1570  wcel 2146  wne 2961  wral 3082  wss 3908  c0 4289  {csn 4594   class class class wbr 5114  cfv 6543  (class class class)co 7423  cr 11117  0cc0 11118  1c1 11119   + caddc 11121   · cmul 11123   < clt 11261  cn 12251  0cn0 12522  cz 12609  ..^cfzo 13701   mod cmo 13922  chash 14386  Word cword 14570   cyclShift ccsh 14851
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-rep 5243  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195  ax-pre-sup 11196
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4878  df-int 4918  df-iun 4963  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-om 7872  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8703  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-sup 9412  df-inf 9413  df-card 9944  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-div 11890  df-nn 12252  df-2 12321  df-n0 12523  df-z 12610  df-uz 12881  df-rp 13035  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-fl 13845  df-mod 13923  df-hash 14387  df-word 14571  df-concat 14628  df-substr 14701  df-pfx 14733  df-csh 14852
This theorem is used by:  cshw1repsw  14886
  Copyright terms: Public domain W3C validator