Theorem cshwsiun 16801

Description: The set of (different!) words resulting by cyclically shifting a given word is an indexed union. (Contributed by AV, 19-May-2018.) (Revised by AV, 8-Jun-2018.) (Proof shortened by AV, 8-Nov-2018.)

Hypothesis

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

Assertion

Ref	Expression
cshwsiun	⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → 𝑀 = ∪ 𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊)){(𝑊 cyclShift 𝑛)})

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

Allowed substitution hints:   𝑀(𝑤,𝑛)

Proof of Theorem cshwsiun

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-rab 3073	. . 3 ⊢ {𝑤 ∈ Word 𝑉 ∣ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤} = {𝑤 ∣ (𝑤 ∈ Word 𝑉 ∧ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤)}
2		eqcom 2745	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤 ↔ 𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛))
3	2	biimpi 215	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤 → 𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛))
4	3	reximi 3178	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤 → ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛))
5	4	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝑤 ∈ Word 𝑉 ∧ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤) → ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛))
6		cshwcl 14511	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (𝑊 cyclShift 𝑛) ∈ Word 𝑉)
7	6	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ 𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝑊 cyclShift 𝑛) ∈ Word 𝑉)
8		eleq1 2826	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) → (𝑤 ∈ Word 𝑉 ↔ (𝑊 cyclShift 𝑛) ∈ Word 𝑉))
9	7, 8	syl5ibrcom 246	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝑉 ∧ 𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))) → (𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) → 𝑤 ∈ Word 𝑉))
10	9	rexlimdva 3213	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) → 𝑤 ∈ Word 𝑉))
11		eqcom 2745	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) ↔ (𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤)
12	11	biimpi 215	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) → (𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤)
13	12	reximi 3178	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) → ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤)
14	10, 13	jca2 514	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) → (𝑤 ∈ Word 𝑉 ∧ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤)))
15	5, 14	impbid2 225	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → ((𝑤 ∈ Word 𝑉 ∧ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤) ↔ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛)))
16		velsn 4577	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 ∈ {(𝑊 cyclShift 𝑛)} ↔ 𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛))
17	16	bicomi 223	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) ↔ 𝑤 ∈ {(𝑊 cyclShift 𝑛)})
18	17	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) ↔ 𝑤 ∈ {(𝑊 cyclShift 𝑛)}))
19	18	rexbidv 3226	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → (∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 = (𝑊 cyclShift 𝑛) ↔ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 ∈ {(𝑊 cyclShift 𝑛)}))
20	15, 19	bitrd 278	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → ((𝑤 ∈ Word 𝑉 ∧ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤) ↔ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 ∈ {(𝑊 cyclShift 𝑛)}))
21	20	abbidv 2807	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → {𝑤 ∣ (𝑤 ∈ Word 𝑉 ∧ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤)} = {𝑤 ∣ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 ∈ {(𝑊 cyclShift 𝑛)}})
22	1, 21	eqtrid 2790	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → {𝑤 ∈ Word 𝑉 ∣ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤} = {𝑤 ∣ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 ∈ {(𝑊 cyclShift 𝑛)}})
23		cshwrepswhash1.m	. 2 ⊢ 𝑀 = {𝑤 ∈ Word 𝑉 ∣ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))(𝑊 cyclShift 𝑛) = 𝑤}
24		df-iun 4926	. 2 ⊢ ∪ 𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊)){(𝑊 cyclShift 𝑛)} = {𝑤 ∣ ∃𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊))𝑤 ∈ {(𝑊 cyclShift 𝑛)}}
25	22, 23, 24	3eqtr4g 2803	1 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝑉 → 𝑀 = ∪ 𝑛 ∈ (0..^(♯‘𝑊)){(𝑊 cyclShift 𝑛)})

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  {cab 2715  ∃wrex 3065  {crab 3068  {csn 4561  ∪ ciun 4924  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  0cc0 10871  ..^cfzo 13382  ♯chash 14044  Word cword 14217   cyclShift ccsh 14501

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-n0 12234  df-z 12320  df-uz 12583  df-fz 13240  df-fzo 13383  df-hash 14045  df-word 14218  df-concat 14274  df-substr 14354  df-pfx 14384  df-csh 14502

This theorem is referenced by:  cshwsex  16802  cshwshashnsame  16805