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

Theorem cshwshashnsame 17067
Description: If a word (not consisting of identical symbols) 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. (Contributed by AV, 19-May-2018.) (Revised by AV, 10-Nov-2018.)
Hypothesis
Ref Expression
cshwrepswhash1.m ๐‘€ = {๐‘ค โˆˆ Word ๐‘‰ โˆฃ โˆƒ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Š cyclShift ๐‘›) = ๐‘ค}
Assertion
Ref Expression
cshwshashnsame ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ (โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘€) = (โ™ฏโ€˜๐‘Š)))
Distinct variable groups:   ๐‘›,๐‘‰,๐‘ค   ๐‘›,๐‘Š,๐‘ค,๐‘–   ๐‘–,๐‘‰
Allowed substitution hints:   ๐‘€(๐‘ค,๐‘–,๐‘›)

Proof of Theorem cshwshashnsame
StepHypRef Expression
1 cshwrepswhash1.m . . . . . 6 ๐‘€ = {๐‘ค โˆˆ Word ๐‘‰ โˆฃ โˆƒ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Š cyclShift ๐‘›) = ๐‘ค}
21cshwsiun 17063 . . . . 5 (๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โ†’ ๐‘€ = โˆช ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š)){(๐‘Š cyclShift ๐‘›)})
32ad2antrr 724 . . . 4 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ ๐‘€ = โˆช ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š)){(๐‘Š cyclShift ๐‘›)})
43fveq2d 6894 . . 3 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘€) = (โ™ฏโ€˜โˆช ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š)){(๐‘Š cyclShift ๐‘›)}))
5 fzofi 13966 . . . . 5 (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š)) โˆˆ Fin
65a1i 11 . . . 4 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š)) โˆˆ Fin)
7 snfi 9062 . . . . 5 {(๐‘Š cyclShift ๐‘›)} โˆˆ Fin
87a1i 11 . . . 4 ((((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โˆง ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))) โ†’ {(๐‘Š cyclShift ๐‘›)} โˆˆ Fin)
9 id 22 . . . . 5 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ (๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™))
109cshwsdisj 17062 . . . 4 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ Disj ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š)){(๐‘Š cyclShift ๐‘›)})
116, 8, 10hashiun 15795 . . 3 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ (โ™ฏโ€˜โˆช ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š)){(๐‘Š cyclShift ๐‘›)}) = ฮฃ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(โ™ฏโ€˜{(๐‘Š cyclShift ๐‘›)}))
12 ovex 7446 . . . . . 6 (๐‘Š cyclShift ๐‘›) โˆˆ V
13 hashsng 14355 . . . . . 6 ((๐‘Š cyclShift ๐‘›) โˆˆ V โ†’ (โ™ฏโ€˜{(๐‘Š cyclShift ๐‘›)}) = 1)
1412, 13mp1i 13 . . . . 5 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ (โ™ฏโ€˜{(๐‘Š cyclShift ๐‘›)}) = 1)
1514sumeq2sdv 15677 . . . 4 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ ฮฃ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(โ™ฏโ€˜{(๐‘Š cyclShift ๐‘›)}) = ฮฃ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))1)
16 1cnd 11234 . . . . . . 7 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚)
17 fsumconst 15763 . . . . . . 7 (((0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š)) โˆˆ Fin โˆง 1 โˆˆ โ„‚) โ†’ ฮฃ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))1 = ((โ™ฏโ€˜(0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))) ยท 1))
185, 16, 17sylancr 585 . . . . . 6 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ ฮฃ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))1 = ((โ™ฏโ€˜(0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))) ยท 1))
19 lencl 14510 . . . . . . . . 9 (๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„•0)
2019adantr 479 . . . . . . . 8 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„•0)
21 hashfzo0 14416 . . . . . . . 8 ((โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„•0 โ†’ (โ™ฏโ€˜(0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))) = (โ™ฏโ€˜๐‘Š))
2220, 21syl 17 . . . . . . 7 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ (โ™ฏโ€˜(0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))) = (โ™ฏโ€˜๐‘Š))
2322oveq1d 7428 . . . . . 6 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ ((โ™ฏโ€˜(0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))) ยท 1) = ((โ™ฏโ€˜๐‘Š) ยท 1))
24 prmnn 16639 . . . . . . . . 9 ((โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™ โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„•)
2524nnred 12252 . . . . . . . 8 ((โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™ โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„)
2625adantl 480 . . . . . . 7 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„)
27 ax-1rid 11203 . . . . . . 7 ((โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„ โ†’ ((โ™ฏโ€˜๐‘Š) ยท 1) = (โ™ฏโ€˜๐‘Š))
2826, 27syl 17 . . . . . 6 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ ((โ™ฏโ€˜๐‘Š) ยท 1) = (โ™ฏโ€˜๐‘Š))
2918, 23, 283eqtrd 2769 . . . . 5 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ ฮฃ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))1 = (โ™ฏโ€˜๐‘Š))
3029adantr 479 . . . 4 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ ฮฃ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))1 = (โ™ฏโ€˜๐‘Š))
3115, 30eqtrd 2765 . . 3 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ ฮฃ๐‘› โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(โ™ฏโ€˜{(๐‘Š cyclShift ๐‘›)}) = (โ™ฏโ€˜๐‘Š))
324, 11, 313eqtrd 2769 . 2 (((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โˆง โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0)) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘€) = (โ™ฏโ€˜๐‘Š))
3332ex 411 1 ((๐‘Š โˆˆ Word ๐‘‰ โˆง (โ™ฏโ€˜๐‘Š) โˆˆ โ„™) โ†’ (โˆƒ๐‘– โˆˆ (0..^(โ™ฏโ€˜๐‘Š))(๐‘Šโ€˜๐‘–) โ‰  (๐‘Šโ€˜0) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘€) = (โ™ฏโ€˜๐‘Š)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 394   = wceq 1533   โˆˆ wcel 2098   โ‰  wne 2930  โˆƒwrex 3060  {crab 3419  Vcvv 3463  {csn 4625  โˆช ciun 4992  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7413  Fincfn 8957  โ„‚cc 11131  โ„cr 11132  0cc0 11133  1c1 11134   ยท cmul 11138  โ„•0cn0 12497  ..^cfzo 13654  โ™ฏchash 14316  Word cword 14491   cyclShift ccsh 14765  ฮฃcsu 15659  โ„™cprime 16636
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5281  ax-sep 5295  ax-nul 5302  ax-pow 5360  ax-pr 5424  ax-un 7735  ax-inf2 9659  ax-cnex 11189  ax-resscn 11190  ax-1cn 11191  ax-icn 11192  ax-addcl 11193  ax-addrcl 11194  ax-mulcl 11195  ax-mulrcl 11196  ax-mulcom 11197  ax-addass 11198  ax-mulass 11199  ax-distr 11200  ax-i2m1 11201  ax-1ne0 11202  ax-1rid 11203  ax-rnegex 11204  ax-rrecex 11205  ax-cnre 11206  ax-pre-lttri 11207  ax-pre-lttrn 11208  ax-pre-ltadd 11209  ax-pre-mulgt0 11210  ax-pre-sup 11211
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3961  df-nul 4320  df-if 4526  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4905  df-int 4946  df-iun 4994  df-disj 5110  df-br 5145  df-opab 5207  df-mpt 5228  df-tr 5262  df-id 5571  df-eprel 5577  df-po 5585  df-so 5586  df-fr 5628  df-se 5629  df-we 5630  df-xp 5679  df-rel 5680  df-cnv 5681  df-co 5682  df-dm 5683  df-rn 5684  df-res 5685  df-ima 5686  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7369  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7866  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-1o 8480  df-2o 8481  df-oadd 8484  df-er 8718  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-sup 9460  df-inf 9461  df-oi 9528  df-dju 9919  df-card 9957  df-pnf 11275  df-mnf 11276  df-xr 11277  df-ltxr 11278  df-le 11279  df-sub 11471  df-neg 11472  df-div 11897  df-nn 12238  df-2 12300  df-3 12301  df-n0 12498  df-xnn0 12570  df-z 12584  df-uz 12848  df-rp 13002  df-fz 13512  df-fzo 13655  df-fl 13784  df-mod 13862  df-seq 13994  df-exp 14054  df-hash 14317  df-word 14492  df-concat 14548  df-substr 14618  df-pfx 14648  df-reps 14746  df-csh 14766  df-cj 15073  df-re 15074  df-im 15075  df-sqrt 15209  df-abs 15210  df-clim 15459  df-sum 15660  df-dvds 16226  df-gcd 16464  df-prm 16637  df-phi 16729
This theorem is referenced by:  cshwshash  17068  umgrhashecclwwlk  29927
  Copyright terms: Public domain W3C validator