Theorem relexpiidm 40405

Description: Any power of any restriction of the identity relation is itself. (Contributed by RP, 12-Jun-2020.)

Assertion

Ref	Expression
relexpiidm	⊢ ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴))

Proof of Theorem relexpiidm

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq2 7143	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 0 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0))
2	1	eqeq1d 2800	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 0 → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴) ↔ (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ 𝐴)))
3	2	imbi2d 344	. . 3 ⊢ (𝑥 = 0 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ 𝐴))))
4		oveq2 7143	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦))
5	4	eqeq1d 2800	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴) ↔ (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴)))
6	5	imbi2d 344	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴))))
7		oveq2 7143	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)))
8	7	eqeq1d 2800	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴) ↔ (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴)))
9	8	imbi2d 344	. . 3 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴))))
10		oveq2 7143	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁))
11	10	eqeq1d 2800	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴) ↔ (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴)))
12	11	imbi2d 344	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴))))
13		resiexg 7601	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → ( I ↾ 𝐴) ∈ V)
14		relexp0g 14373	. . . . 5 ⊢ (( I ↾ 𝐴) ∈ V → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ (dom ( I ↾ 𝐴) ∪ ran ( I ↾ 𝐴))))
15	13, 14	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ (dom ( I ↾ 𝐴) ∪ ran ( I ↾ 𝐴))))
16		dmresi 5888	. . . . . . 7 ⊢ dom ( I ↾ 𝐴) = 𝐴
17		rnresi 5910	. . . . . . 7 ⊢ ran ( I ↾ 𝐴) = 𝐴
18	16, 17	uneq12i 4088	. . . . . 6 ⊢ (dom ( I ↾ 𝐴) ∪ ran ( I ↾ 𝐴)) = (𝐴 ∪ 𝐴)
19		unidm 4079	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∪ 𝐴) = 𝐴
20	18, 19	eqtri 2821	. . . . 5 ⊢ (dom ( I ↾ 𝐴) ∪ ran ( I ↾ 𝐴)) = 𝐴
21	20	reseq2i 5815	. . . 4 ⊢ ( I ↾ (dom ( I ↾ 𝐴) ∪ ran ( I ↾ 𝐴))) = ( I ↾ 𝐴)
22	15, 21	eqtrdi 2849	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ 𝐴))
23		relres 5847	. . . . . . . . 9 ⊢ Rel ( I ↾ 𝐴)
24	23	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → Rel ( I ↾ 𝐴))
25		simp3 1135	. . . . . . . 8 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → 𝑦 ∈ ℕ0)
26	24, 25	relexpsucrd 14384	. . . . . . 7 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) ∘ ( I ↾ 𝐴)))
27		simp1 1133	. . . . . . . . 9 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴))
28	27	coeq1d 5696	. . . . . . . 8 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) ∘ ( I ↾ 𝐴)) = (( I ↾ 𝐴) ∘ ( I ↾ 𝐴)))
29		coires1 6084	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ↾ 𝐴) ∘ ( I ↾ 𝐴)) = (( I ↾ 𝐴) ↾ 𝐴)
30		residm 5851	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ↾ 𝐴) ↾ 𝐴) = ( I ↾ 𝐴)
31	29, 30	eqtri 2821	. . . . . . . 8 ⊢ (( I ↾ 𝐴) ∘ ( I ↾ 𝐴)) = ( I ↾ 𝐴)
32	28, 31	eqtrdi 2849	. . . . . . 7 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) ∘ ( I ↾ 𝐴)) = ( I ↾ 𝐴))
33	26, 32	eqtrd 2833	. . . . . 6 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴))
34	33	3exp 1116	. . . . 5 ⊢ ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) → (𝐴 ∈ 𝑉 → (𝑦 ∈ ℕ0 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴))))
35	34	com13 88	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝑉 → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴))))
36	35	a2d 29	. . 3 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴)) → (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴))))
37	3, 6, 9, 12, 22, 36	nn0ind 12065	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴)))
38	37	impcom 411	1 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  Vcvv 3441   ∪ cun 3879   I cid 5424  dom cdm 5519  ran crn 5520   ↾ cres 5521   ∘ ccom 5523  Rel wrel 5524  (class class class)co 7135  0cc0 10526  1c1 10527   + caddc 10529  ℕ₀cn0 11885  ↑_𝑟crelexp 14370

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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-er 8272  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-nn 11626  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-seq 13365  df-relexp 14371

This theorem is referenced by:  relexpmulg  40411  relexpxpmin  40418