Theorem metakunt31 40083

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 40078	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑋)
12	10	iftrued 4464	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))) = 𝑋)
13	12	eqcomd 2744	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → 𝑋 = if(𝑋 = 𝐼, 𝑋, if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))))
14	11, 13	eqtrd 2778	. . 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 2747	. . . 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 2778	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
19	1	3ad2ant1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝑀 ∈ ℕ)
20	3	3ad2ant1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ∈ ℕ)
21	5	3ad2ant1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ≤ 𝑀)
22		metakunt31.4	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
23	22	3ad2ant1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
24		simp2 1135	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → ¬ 𝑋 = 𝐼)
25		simp3 1136	. . . . . . 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 40081	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺))
28	24	iffalsed 4467	. . . . . . . 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 4464	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)) = ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺))
30	28, 29	eqtrd 2778	. . . . . . 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 2744	. . . . . 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 2778	. . . . 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 2778	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
35	34	3expa 1116	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) ∧ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
36	1	3ad2ant1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝑀 ∈ ℕ)
37	3	3ad2ant1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ∈ ℕ)
38	5	3ad2ant1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝐼 ≤ 𝑀)
39	22	3ad2ant1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → 𝑋 ∈ (1...𝑀))
40		simp2 1135	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → ¬ 𝑋 = 𝐼)
41		simp3 1136	. . . . . . 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 40082	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))
44	40	iffalsed 4467	. . . . . . . 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 4467	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → if(𝑋 < 𝐼, ((𝑋 + (𝑀 − 𝐼)) + 𝐺), ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻)) = ((𝑋 − 𝐼) + 𝐻))
46	44, 45	eqtrd 2778	. . . . . . 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 2744	. . . . . 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 2778	. . . . 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 2778	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼 ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
51	50	3expa 1116	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) ∧ ¬ 𝑋 < 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
52	35, 51	pm2.61dan 809	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = 𝐼) → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)
53	18, 52	pm2.61dan 809	1 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘(𝐵‘(𝐴‘𝑋))) = 𝑅)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1085   = wceq 1539   ∈ wcel 2108  ifcif 4456   class class class wbr 5070   ↦ cmpt 5153  ‘cfv 6418  (class class class)co 7255  0cc0 10802  1c1 10803   + caddc 10805   < clt 10940   ≤ cle 10941   − cmin 11135  ℕcn 11903  ...cfz 13168

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-er 8456  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-nn 11904  df-n0 12164  df-z 12250  df-uz 12512  df-rp 12660  df-fz 13169

This theorem is referenced by:  metakunt33  40085