Theorem cshwshash 16621

Description: If a word has a length being a prime number, the size of the set of (different!) words resulting by cyclically shifting the original word equals the length of the original word or 1. (Contributed by AV, 19-May-2018.) (Revised by AV, 10-Nov-2018.)

Hypothesis

Ref	Expression
cshwrepswhash1.m	⊢ 𝑀 = {𝑤 ∈ Word 𝑉 ∣ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤}

Assertion

Ref	Expression
cshwshash	⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → ((♯‘𝑀) = (♯‘𝑊) ∨ (♯‘𝑀) = 1))

Distinct variable groups:   𝑛,𝑉,𝑤   𝑛,𝑊,𝑤

Allowed substitution hints:   𝑀(𝑤,𝑛)

Proof of Theorem cshwshash

Dummy variable 𝑖 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		repswsymballbi 14310	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊)) ↔ ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0)))
2	1	adantr 484	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → (𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊)) ↔ ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0)))
3		prmnn 16194	. . . . . . . . 9 ⊢ ((♯‘𝑊) ∈ ℙ → (♯‘𝑊) ∈ ℕ)
4	3	nnge1d 11843	. . . . . . . 8 ⊢ ((♯‘𝑊) ∈ ℙ → 1 ≤ (♯‘𝑊))
5		wrdsymb1 14073	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ 1 ≤ (♯‘𝑊)) → (𝑊‘0) ∈ 𝑉)
6	4, 5	sylan2 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → (𝑊‘0) ∈ 𝑉)
7	6	adantr 484	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) ∧ 𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊))) → (𝑊‘0) ∈ 𝑉)
8	3	ad2antlr 727	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) ∧ 𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊))) → (♯‘𝑊) ∈ ℕ)
9		simpr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) ∧ 𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊))) → 𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊)))
10		cshwrepswhash1.m	. . . . . . 7 ⊢ 𝑀 = {𝑤 ∈ Word 𝑉 ∣ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤}
11	10	cshwrepswhash1 16619	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊‘0) ∈ 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℕ ∧ 𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊))) → (♯‘𝑀) = 1)
12	7, 8, 9, 11	syl3anc 1373	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) ∧ 𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊))) → (♯‘𝑀) = 1)
13	12	ex 416	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → (𝑊 = ((𝑊‘0) repeatS (♯‘𝑊)) → (♯‘𝑀) = 1))
14	2, 13	sylbird 263	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → (∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0) → (♯‘𝑀) = 1))
15		olc 868	. . 3 ⊢ ((♯‘𝑀) = 1 → ((♯‘𝑀) = (♯‘𝑊) ∨ (♯‘𝑀) = 1))
16	14, 15	syl6com 37	. 2 ⊢ (∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0) → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → ((♯‘𝑀) = (♯‘𝑊) ∨ (♯‘𝑀) = 1)))
17		rexnal 3150	. . . 4 ⊢ (∃𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ¬ (𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0) ↔ ¬ ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0))
18		df-ne 2933	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊‘𝑖) ≠ (𝑊‘0) ↔ ¬ (𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0))
19	18	bicomi 227	. . . . 5 ⊢ (¬ (𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0) ↔ (𝑊‘𝑖) ≠ (𝑊‘0))
20	19	rexbii 3160	. . . 4 ⊢ (∃𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊)) ¬ (𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0) ↔ ∃𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) ≠ (𝑊‘0))
21	17, 20	bitr3i 280	. . 3 ⊢ (¬ ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0) ↔ ∃𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) ≠ (𝑊‘0))
22	10	cshwshashnsame 16620	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → (∃𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) ≠ (𝑊‘0) → (♯‘𝑀) = (♯‘𝑊)))
23		orc 867	. . . 4 ⊢ ((♯‘𝑀) = (♯‘𝑊) → ((♯‘𝑀) = (♯‘𝑊) ∨ (♯‘𝑀) = 1))
24	22, 23	syl6com 37	. . 3 ⊢ (∃𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) ≠ (𝑊‘0) → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → ((♯‘𝑀) = (♯‘𝑊) ∨ (♯‘𝑀) = 1)))
25	21, 24	sylbi 220	. 2 ⊢ (¬ ∀𝑖 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊‘𝑖) = (𝑊‘0) → ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → ((♯‘𝑀) = (♯‘𝑊) ∨ (♯‘𝑀) = 1)))
26	16, 25	pm2.61i 185	1 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ (♯‘𝑊) ∈ ℙ) → ((♯‘𝑀) = (♯‘𝑊) ∨ (♯‘𝑀) = 1))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∨ wo 847   = wceq 1543   ∈ wcel 2112   ≠ wne 2932  ∀wral 3051  ∃wrex 3052  {crab 3055   class class class wbr 5039  ‘cfv 6358  (class class class)co 7191  0cc0 10694  1c1 10695   ≤ cle 10833  ℕcn 11795  ..^cfzo 13203  ♯chash 13861  Word cword 14034   repeatS creps 14298   cyclShift ccsh 14318  ℙcprime 16191

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-rep 5164  ax-sep 5177  ax-nul 5184  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7501  ax-inf2 9234  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  ax-pre-sup 10772

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-rmo 3059  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-int 4846  df-iun 4892  df-disj 5005  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-se 5495  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-isom 6367  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-1o 8180  df-2o 8181  df-oadd 8184  df-er 8369  df-map 8488  df-en 8605  df-dom 8606  df-sdom 8607  df-fin 8608  df-sup 9036  df-inf 9037  df-oi 9104  df-dju 9482  df-card 9520  df-pnf 10834  df-mnf 10835  df-xr 10836  df-ltxr 10837  df-le 10838  df-sub 11029  df-neg 11030  df-div 11455  df-nn 11796  df-2 11858  df-3 11859  df-n0 12056  df-xnn0 12128  df-z 12142  df-uz 12404  df-rp 12552  df-fz 13061  df-fzo 13204  df-fl 13332  df-mod 13408  df-seq 13540  df-exp 13601  df-hash 13862  df-word 14035  df-concat 14091  df-substr 14171  df-pfx 14201  df-reps 14299  df-csh 14319  df-cj 14627  df-re 14628  df-im 14629  df-sqrt 14763  df-abs 14764  df-clim 15014  df-sum 15215  df-dvds 15779  df-gcd 16017  df-prm 16192  df-phi 16282

This theorem is referenced by:  hashecclwwlkn1  28114