Theorem cycpmcl 33209

Description: Cyclic permutations are permutations. (Contributed by Thierry Arnoux, 24-Sep-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
tocycval.1	⊢ 𝐶 = (toCyc‘𝐷)
tocycfv.d	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ 𝑉)
tocycfv.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Word 𝐷)
tocycfv.1	⊢ (𝜑 → 𝑊:dom 𝑊–1-1→𝐷)
cycpmcl.s	⊢ 𝑆 = (SymGrp‘𝐷)

Assertion

Ref	Expression
cycpmcl	⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑊) ∈ (Base‘𝑆))

Proof of Theorem cycpmcl

Step	Hyp	Ref	Expression
1		f1oi 6820	. . . . 5 ⊢ ( I ↾ (𝐷 ∖ ran 𝑊)):(𝐷 ∖ ran 𝑊)–1-1-onto→(𝐷 ∖ ran 𝑊)
2	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ( I ↾ (𝐷 ∖ ran 𝑊)):(𝐷 ∖ ran 𝑊)–1-1-onto→(𝐷 ∖ ran 𝑊))
3		tocycfv.w	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Word 𝐷)
4		1zzd 12534	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
5		cshwf 14735	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐷 ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑊 cyclShift 1):(0..^(♯‘𝑊))⟶𝐷)
6	3, 4, 5	syl2anc 585	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑊 cyclShift 1):(0..^(♯‘𝑊))⟶𝐷)
7	6	ffnd 6671	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑊 cyclShift 1) Fn (0..^(♯‘𝑊)))
8		tocycfv.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑊:dom 𝑊–1-1→𝐷)
9		df-f1 6505	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑊:dom 𝑊–1-1→𝐷 ↔ (𝑊:dom 𝑊⟶𝐷 ∧ Fun ◡𝑊))
10	8, 9	sylib 218	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑊:dom 𝑊⟶𝐷 ∧ Fun ◡𝑊))
11	10	simprd 495	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → Fun ◡𝑊)
12		eqid 2737	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑊 cyclShift 1) = (𝑊 cyclShift 1)
13		cshinj 14746	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐷 ∧ Fun ◡𝑊 ∧ 1 ∈ ℤ) → ((𝑊 cyclShift 1) = (𝑊 cyclShift 1) → Fun ◡(𝑊 cyclShift 1)))
14	12, 13	mpi 20	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐷 ∧ Fun ◡𝑊 ∧ 1 ∈ ℤ) → Fun ◡(𝑊 cyclShift 1))
15	3, 11, 4, 14	syl3anc 1374	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → Fun ◡(𝑊 cyclShift 1))
16		f1orn 6792	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 cyclShift 1):(0..^(♯‘𝑊))–1-1-onto→ran (𝑊 cyclShift 1) ↔ ((𝑊 cyclShift 1) Fn (0..^(♯‘𝑊)) ∧ Fun ◡(𝑊 cyclShift 1)))
17	7, 15, 16	sylanbrc 584	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑊 cyclShift 1):(0..^(♯‘𝑊))–1-1-onto→ran (𝑊 cyclShift 1))
18		eqidd 2738	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑊 cyclShift 1) = (𝑊 cyclShift 1))
19		wrdf 14453	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑊 ∈ Word 𝐷 → 𝑊:(0..^(♯‘𝑊))⟶𝐷)
20	3, 19	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑊:(0..^(♯‘𝑊))⟶𝐷)
21	20	fdmd 6680	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → dom 𝑊 = (0..^(♯‘𝑊)))
22		cshwrnid 33053	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑊 ∈ Word 𝐷 ∧ 1 ∈ ℤ) → ran (𝑊 cyclShift 1) = ran 𝑊)
23	3, 4, 22	syl2anc 585	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ran (𝑊 cyclShift 1) = ran 𝑊)
24	23	eqcomd 2743	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ran 𝑊 = ran (𝑊 cyclShift 1))
25	18, 21, 24	f1oeq123d 6776	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑊 cyclShift 1):dom 𝑊–1-1-onto→ran 𝑊 ↔ (𝑊 cyclShift 1):(0..^(♯‘𝑊))–1-1-onto→ran (𝑊 cyclShift 1)))
26	17, 25	mpbird 257	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑊 cyclShift 1):dom 𝑊–1-1-onto→ran 𝑊)
27		f1f1orn 6793	. . . . . 6 ⊢ (𝑊:dom 𝑊–1-1→𝐷 → 𝑊:dom 𝑊–1-1-onto→ran 𝑊)
28		f1ocnv 6794	. . . . . 6 ⊢ (𝑊:dom 𝑊–1-1-onto→ran 𝑊 → ◡𝑊:ran 𝑊–1-1-onto→dom 𝑊)
29	8, 27, 28	3syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ◡𝑊:ran 𝑊–1-1-onto→dom 𝑊)
30		f1oco 6805	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 cyclShift 1):dom 𝑊–1-1-onto→ran 𝑊 ∧ ◡𝑊:ran 𝑊–1-1-onto→dom 𝑊) → ((𝑊 cyclShift 1) ∘ ◡𝑊):ran 𝑊–1-1-onto→ran 𝑊)
31	26, 29, 30	syl2anc 585	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑊 cyclShift 1) ∘ ◡𝑊):ran 𝑊–1-1-onto→ran 𝑊)
32		disjdifr 4427	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∩ ran 𝑊) = ∅
33	32	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∩ ran 𝑊) = ∅)
34		f1oun 6801	. . . 4 ⊢ (((( I ↾ (𝐷 ∖ ran 𝑊)):(𝐷 ∖ ran 𝑊)–1-1-onto→(𝐷 ∖ ran 𝑊) ∧ ((𝑊 cyclShift 1) ∘ ◡𝑊):ran 𝑊–1-1-onto→ran 𝑊) ∧ (((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∩ ran 𝑊) = ∅ ∧ ((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∩ ran 𝑊) = ∅)) → (( I ↾ (𝐷 ∖ ran 𝑊)) ∪ ((𝑊 cyclShift 1) ∘ ◡𝑊)):((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∪ ran 𝑊)–1-1-onto→((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∪ ran 𝑊))
35	2, 31, 33, 33, 34	syl22anc 839	. . 3 ⊢ (𝜑 → (( I ↾ (𝐷 ∖ ran 𝑊)) ∪ ((𝑊 cyclShift 1) ∘ ◡𝑊)):((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∪ ran 𝑊)–1-1-onto→((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∪ ran 𝑊))
36		tocycval.1	. . . . 5 ⊢ 𝐶 = (toCyc‘𝐷)
37		tocycfv.d	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ 𝑉)
38	36, 37, 3, 8	tocycfv 33202	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑊) = (( I ↾ (𝐷 ∖ ran 𝑊)) ∪ ((𝑊 cyclShift 1) ∘ ◡𝑊)))
39	20	frnd 6678	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ran 𝑊 ⊆ 𝐷)
40		undif 4436	. . . . . 6 ⊢ (ran 𝑊 ⊆ 𝐷 ↔ (ran 𝑊 ∪ (𝐷 ∖ ran 𝑊)) = 𝐷)
41	39, 40	sylib 218	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (ran 𝑊 ∪ (𝐷 ∖ ran 𝑊)) = 𝐷)
42		uncom 4112	. . . . 5 ⊢ (ran 𝑊 ∪ (𝐷 ∖ ran 𝑊)) = ((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∪ ran 𝑊)
43	41, 42	eqtr3di 2787	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = ((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∪ ran 𝑊))
44	38, 43, 43	f1oeq123d 6776	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐶‘𝑊):𝐷–1-1-onto→𝐷 ↔ (( I ↾ (𝐷 ∖ ran 𝑊)) ∪ ((𝑊 cyclShift 1) ∘ ◡𝑊)):((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∪ ran 𝑊)–1-1-onto→((𝐷 ∖ ran 𝑊) ∪ ran 𝑊)))
45	35, 44	mpbird 257	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑊):𝐷–1-1-onto→𝐷)
46		fvex 6855	. . 3 ⊢ (𝐶‘𝑊) ∈ V
47		cycpmcl.s	. . . 4 ⊢ 𝑆 = (SymGrp‘𝐷)
48		eqid 2737	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
49	47, 48	elsymgbas2 19314	. . 3 ⊢ ((𝐶‘𝑊) ∈ V → ((𝐶‘𝑊) ∈ (Base‘𝑆) ↔ (𝐶‘𝑊):𝐷–1-1-onto→𝐷))
50	46, 49	ax-mp 5	. 2 ⊢ ((𝐶‘𝑊) ∈ (Base‘𝑆) ↔ (𝐶‘𝑊):𝐷–1-1-onto→𝐷)
51	45, 50	sylibr 234	1 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑊) ∈ (Base‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  Vcvv 3442   ∖ cdif 3900   ∪ cun 3901   ∩ cin 3902   ⊆ wss 3903  ∅c0 4287   I cid 5526  ^◡ccnv 5631  dom cdm 5632  ran crn 5633   ↾ cres 5634   ∘ ccom 5636  Fun wfun 6494   Fn wfn 6495  ⟶wf 6496  –1-1→wf1 6497  –1-1-onto→wf1o 6499  ‘cfv 6500  (class class class)co 7368  0cc0 11038  1c1 11039  ℤcz 12500  ..^cfzo 13582  ♯chash 14265  Word cword 14448   cyclShift ccsh 14723  Basecbs 17148  SymGrpcsymg 19310  toCycctocyc 33199

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-tp 4587  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-er 8645  df-map 8777  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-sup 9357  df-inf 9358  df-card 9863  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-div 11807  df-nn 12158  df-2 12220  df-3 12221  df-4 12222  df-5 12223  df-6 12224  df-7 12225  df-8 12226  df-9 12227  df-n0 12414  df-z 12501  df-uz 12764  df-rp 12918  df-fz 13436  df-fzo 13583  df-fl 13724  df-mod 13802  df-hash 14266  df-word 14449  df-concat 14506  df-substr 14577  df-pfx 14607  df-csh 14724  df-struct 17086  df-sets 17103  df-slot 17121  df-ndx 17133  df-base 17149  df-ress 17170  df-plusg 17202  df-tset 17208  df-efmnd 18806  df-symg 19311  df-tocyc 33200

This theorem is referenced by:  tocycf  33210  cycpm2cl  33213  cycpmco2  33226  cycpm3cl  33228  cycpmrn  33236  cyc3evpm  33243  cycpmgcl  33246