Theorem metakunt31 41010

Description: Construction of one solution of the increment equation system. (Contributed by metakunt, 18-Jul-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
metakunt31.1	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
metakunt31.2	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ ℕ)
metakunt31.3	⊢ (𝜑 → 𝐼 ≤ 𝑀)
metakunt31.4	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
metakunt31.5	⊢ 𝐴 = (𝑥 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑥 = 𝐼, 𝑀, if(𝑥 < 𝐼, 𝑥, (𝑥 − 1))))
metakunt31.6	⊢ 𝐵 = (𝑧 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑧 = 𝑀, 𝑀, if(𝑧 < 𝐼, (𝑧 + (𝑀 − 𝐼)), (𝑧 + (1 − 𝐼)))))
metakunt31.7	⊢ 𝐶 = (𝑦 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑦 = 𝑀, 𝐼, if(𝑦 < 𝐼, 𝑦, (𝑦 + 1))))
metakunt31.8	⊢ 𝐺 = if(𝐼 ≤ (𝑋 + (𝑀 − 𝐼)), 1, 0)
metakunt31.9	⊢ 𝐻 = if(𝐼 ≤ (𝑋 − 𝐼), 1, 0)
metakunt31.10	⊢ 𝑅 = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)))

Assertion

Ref	Expression
metakunt31	⊢ (𝜑 → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)

Distinct variable groups:   𝑦,𝐺   𝑦,𝐻   𝑥,𝐼   𝑦,𝐼   𝑧,𝐼   𝑥,𝑀   𝑦,𝑀   𝑧,𝑀   𝑥,𝑋   𝑦,𝑋   𝑧,𝑋   𝜑,𝑥   𝜑,𝑦   𝜑,𝑧

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥,𝑦,𝑧)   𝐵(𝑥,𝑦,𝑧)   𝐶(𝑥,𝑦,𝑧)   𝑅(𝑥,𝑦,𝑧)   𝐺(𝑥,𝑧)   𝐻(𝑥,𝑧)

Proof of Theorem metakunt31

Step	Hyp	Ref	Expression
1		metakunt31.1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
2	1	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝑀 ∈ ℕ)
3		metakunt31.2	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ ℕ)
4	3	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝐼 ∈ ℕ)
5		metakunt31.3	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ≤ 𝑀)
6	5	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝐼 ≤ 𝑀)
7		metakunt31.5	. . . . 5 ⊢ 𝐴 = (𝑥 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑥 = 𝐼, 𝑀, if(𝑥 < 𝐼, 𝑥, (𝑥 − 1))))
8		metakunt31.7	. . . . 5 ⊢ 𝐶 = (𝑦 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑦 = 𝑀, 𝐼, if(𝑦 < 𝐼, 𝑦, (𝑦 + 1))))
9		metakunt31.6	. . . . 5 ⊢ 𝐵 = (𝑧 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑧 = 𝑀, 𝑀, if(𝑧 < 𝐼, (𝑧 + (𝑀 − 𝐼)), (𝑧 + (1 − 𝐼)))))
10		simpr 485	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝑋 = 𝐼)
11	2, 4, 6, 7, 8, 9, 10	metakunt26 41005	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑋)
12	10	iftrued 4536	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = 𝑋)
13	12	eqcomd 2738	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝑋 = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))))
14	11, 13	eqtrd 2772	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))))
15		metakunt31.10	. . . . 5 ⊢ 𝑅 = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)))
16	15	eqcomi 2741	. . . 4 ⊢ if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = 𝑅
17	16	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = 𝑅)
18	14, 17	eqtrd 2772	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
19	1	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝑀 ∈ ℕ)
20	3	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ∈ ℕ)
21	5	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ≤ 𝑀)
22		metakunt31.4	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
23	22	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
24		simp2 1137	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → ¬ 𝑋 = 𝐼)
25		simp3 1138	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝑋 < 𝐼)
26		metakunt31.8	. . . . . . 7 ⊢ 𝐺 = if(𝐼 ≤ (𝑋 + (𝑀 − 𝐼)), 1, 0)
27	19, 20, 21, 23, 7, 9, 24, 25, 8, 26	metakunt29 41008	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺))
28	24	iffalsed 4539	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)))
29	25	iftrued 4536	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)) = ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺))
30	28, 29	eqtrd 2772	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺))
31	30	eqcomd 2738	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺) = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))))
32	27, 31	eqtrd 2772	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))))
33	16	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = 𝑅)
34	32, 33	eqtrd 2772	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
35	34	3expa 1118	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
36	1	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝑀 ∈ ℕ)
37	3	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ∈ ℕ)
38	5	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ≤ 𝑀)
39	22	3ad2ant1 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
40		simp2 1137	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → ¬ 𝑋 = 𝐼)
41		simp3 1138	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → ¬ 𝑋 < 𝐼)
42		metakunt31.9	. . . . . . 7 ⊢ 𝐻 = if(𝐼 ≤ (𝑋 − 𝐼), 1, 0)
43	36, 37, 38, 39, 7, 9, 40, 41, 8, 42	metakunt30 41009	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))
44	40	iffalsed 4539	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)))
45	41	iffalsed 4539	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)) = ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))
46	44, 45	eqtrd 2772	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))
47	46	eqcomd 2738	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻) = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))))
48	43, 47	eqtrd 2772	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))))
49	16	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = 𝑅)
50	48, 49	eqtrd 2772	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
51	50	3expa 1118	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
52	35, 51	pm2.61dan 811	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
53	18, 52	pm2.61dan 811	1 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  ifcif 4528   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  ‘cfv 6543  (class class class)co 7408  0cc0 11109  1c1 11110   + caddc 11112   < clt 11247   ≤ cle 11248   − cmin 11443  ℕcn 12211  ...cfz 13483

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  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-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-er 8702  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-nn 12212  df-n0 12472  df-z 12558  df-uz 12822  df-rp 12974  df-fz 13484

This theorem is referenced by:  metakunt33  41012