Theorem relexpiidm 44152

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 7369	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 0 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0))
2	1	eqeq1d 2739	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 0 → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴) ↔ (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ 𝐴)))
3	2	imbi2d 340	. . 3 ⊢ (𝑥 = 0 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ 𝐴))))
4		oveq2 7369	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦))
5	4	eqeq1d 2739	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴) ↔ (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴)))
6	5	imbi2d 340	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴))))
7		oveq2 7369	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)))
8	7	eqeq1d 2739	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴) ↔ (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴)))
9	8	imbi2d 340	. . 3 ⊢ (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴))))
10		oveq2 7369	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁))
11	10	eqeq1d 2739	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴) ↔ (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴)))
12	11	imbi2d 340	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑥) = ( I ↾ 𝐴)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴))))
13		resiexg 7857	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → ( I ↾ 𝐴) ∈ V)
14		relexp0g 14978	. . . . 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 6012	. . . . . . 7 ⊢ dom ( I ↾ 𝐴) = 𝐴
17		rnresi 6035	. . . . . . 7 ⊢ ran ( I ↾ 𝐴) = 𝐴
18	16, 17	uneq12i 4107	. . . . . 6 ⊢ (dom ( I ↾ 𝐴) ∪ ran ( I ↾ 𝐴)) = (𝐴 ∪ 𝐴)
19		unidm 4098	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∪ 𝐴) = 𝐴
20	18, 19	eqtri 2760	. . . . 5 ⊢ (dom ( I ↾ 𝐴) ∪ ran ( I ↾ 𝐴)) = 𝐴
21	20	reseq2i 5936	. . . 4 ⊢ ( I ↾ (dom ( I ↾ 𝐴) ∪ ran ( I ↾ 𝐴))) = ( I ↾ 𝐴)
22	15, 21	eqtrdi 2788	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ 𝐴))
23		relres 5965	. . . . . . . . 9 ⊢ Rel ( I ↾ 𝐴)
24	23	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → Rel ( I ↾ 𝐴))
25		simp3 1139	. . . . . . . 8 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → 𝑦 ∈ ℕ0)
26	24, 25	relexpsucrd 14989	. . . . . . 7 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) ∘ ( I ↾ 𝐴)))
27		simp1 1137	. . . . . . . . 9 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴))
28	27	coeq1d 5811	. . . . . . . 8 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) ∘ ( I ↾ 𝐴)) = (( I ↾ 𝐴) ∘ ( I ↾ 𝐴)))
29		coires1 6224	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ↾ 𝐴) ∘ ( I ↾ 𝐴)) = (( I ↾ 𝐴) ↾ 𝐴)
30		residm 5970	. . . . . . . . 9 ⊢ (( I ↾ 𝐴) ↾ 𝐴) = ( I ↾ 𝐴)
31	29, 30	eqtri 2760	. . . . . . . 8 ⊢ (( I ↾ 𝐴) ∘ ( I ↾ 𝐴)) = ( I ↾ 𝐴)
32	28, 31	eqtrdi 2788	. . . . . . 7 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → ((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) ∘ ( I ↾ 𝐴)) = ( I ↾ 𝐴))
33	26, 32	eqtrd 2772	. . . . . 6 ⊢ (((( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑦) = ( I ↾ 𝐴) ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟(𝑦 + 1)) = ( I ↾ 𝐴))
34	33	3exp 1120	. . . . 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 12618	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝑉 → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴)))
38	37	impcom 407	1 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (( I ↾ 𝐴)↑𝑟𝑁) = ( I ↾ 𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  Vcvv 3430   ∪ cun 3888   I cid 5519  dom cdm 5625  ran crn 5626   ↾ cres 5627   ∘ ccom 5629  Rel wrel 5630  (class class class)co 7361  0cc0 11032  1c1 11033   + caddc 11035  ℕ₀cn0 12431  ↑_𝑟crelexp 14975

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-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5303  ax-pr 5371  ax-un 7683  ax-cnex 11088  ax-resscn 11089  ax-1cn 11090  ax-icn 11091  ax-addcl 11092  ax-addrcl 11093  ax-mulcl 11094  ax-mulrcl 11095  ax-mulcom 11096  ax-addass 11097  ax-mulass 11098  ax-distr 11099  ax-i2m1 11100  ax-1ne0 11101  ax-1rid 11102  ax-rnegex 11103  ax-rrecex 11104  ax-cnre 11105  ax-pre-lttri 11106  ax-pre-lttrn 11107  ax-pre-ltadd 11108  ax-pre-mulgt0 11109

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-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-riota 7318  df-ov 7364  df-oprab 7365  df-mpo 7366  df-om 7812  df-2nd 7937  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-er 8637  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-pnf 11175  df-mnf 11176  df-xr 11177  df-ltxr 11178  df-le 11179  df-sub 11373  df-neg 11374  df-nn 12169  df-n0 12432  df-z 12519  df-uz 12783  df-seq 13958  df-relexp 14976

This theorem is referenced by:  relexpmulg  44158  relexpxpmin  44165