Theorem metakunt31 42236

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 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝑀 ∈ ℕ)
3		metakunt31.2	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ ℕ)
4	3	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝐼 ∈ ℕ)
5		metakunt31.3	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ≤ 𝑀)
6	5	adantr 480	. . . . 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 484	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝑋 = 𝐼)
11	2, 4, 6, 7, 8, 9, 10	metakunt26 42231	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑋)
12	10	iftrued 4533	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = 𝑋)
13	12	eqcomd 2743	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝑋 = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))))
14	11, 13	eqtrd 2777	. . 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 2746	. . . 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 2777	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
19	1	3ad2ant1 1134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝑀 ∈ ℕ)
20	3	3ad2ant1 1134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ∈ ℕ)
21	5	3ad2ant1 1134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ≤ 𝑀)
22		metakunt31.4	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
23	22	3ad2ant1 1134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
24		simp2 1138	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → ¬ 𝑋 = 𝐼)
25		simp3 1139	. . . . . . 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 42234	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺))
28	24	iffalsed 4536	. . . . . . . 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 4533	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)) = ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺))
30	28, 29	eqtrd 2777	. . . . . . 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 2743	. . . . . 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 2777	. . . . 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 2777	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
35	34	3expa 1119	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
36	1	3ad2ant1 1134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝑀 ∈ ℕ)
37	3	3ad2ant1 1134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ∈ ℕ)
38	5	3ad2ant1 1134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ≤ 𝑀)
39	22	3ad2ant1 1134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
40		simp2 1138	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → ¬ 𝑋 = 𝐼)
41		simp3 1139	. . . . . . 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 42235	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))
44	40	iffalsed 4536	. . . . . . . 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 4536	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)) = ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))
46	44, 45	eqtrd 2777	. . . . . . 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 2743	. . . . . 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 2777	. . . . 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 2777	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
51	50	3expa 1119	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
52	35, 51	pm2.61dan 813	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
53	18, 52	pm2.61dan 813	1 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1540   ∈ wcel 2108  ifcif 4525   class class class wbr 5143   ↦ cmpt 5225  ‘cfv 6561  (class class class)co 7431  0cc0 11155  1c1 11156   + caddc 11158   < clt 11295   ≤ cle 11296   − cmin 11492  ℕcn 12266  ...cfz 13547

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-rp 13035  df-fz 13548

This theorem is referenced by:  metakunt33  42238