Users' Mathboxes Mathbox for Richard Penner < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  relexpmulg Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem relexpmulg 43700
Description: With ordered exponents, the composition of powers of a relation is the relation raised to the product of exponents. (Contributed by RP, 13-Jun-2020.)
Assertion
Ref Expression
relexpmulg (((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) ∧ (𝐽 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ0)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))

Proof of Theorem relexpmulg
StepHypRef Expression
1 elnn0 12511 . . . 4 (𝐽 ∈ ℕ0 ↔ (𝐽 ∈ ℕ ∨ 𝐽 = 0))
2 elnn0 12511 . . . . . 6 (𝐾 ∈ ℕ0 ↔ (𝐾 ∈ ℕ ∨ 𝐾 = 0))
3 relexpmulnn 43699 . . . . . . . . . 10 (((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾)) ∧ (𝐽 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℕ)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))
433adantl3 1168 . . . . . . . . 9 (((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) ∧ (𝐽 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℕ)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))
54expcom 413 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼)))
65expcom 413 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ ℕ → (𝐽 ∈ ℕ → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))))
7 simprr 772 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → 𝐼 = (𝐽 · 𝐾))
8 simpll 766 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → 𝐾 = 0)
98oveq2d 7429 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → (𝐽 · 𝐾) = (𝐽 · 0))
10 simplr 768 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → 𝐽 ∈ ℕ)
1110nncnd 12264 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → 𝐽 ∈ ℂ)
1211mul01d 11442 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → (𝐽 · 0) = 0)
137, 9, 123eqtrd 2773 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → 𝐼 = 0)
14 simpl 482 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → (𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ))
15 nnnle0 12281 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐽 ∈ ℕ → ¬ 𝐽 ≤ 0)
1615adantl 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) → ¬ 𝐽 ≤ 0)
17 simpl 482 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) → 𝐾 = 0)
1817breq2d 5135 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) → (𝐽𝐾𝐽 ≤ 0))
1916, 18mtbird 325 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) → ¬ 𝐽𝐾)
2014, 19syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → ¬ 𝐽𝐾)
2113, 20jcnd 163 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → ¬ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))
2221pm2.21d 121 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾))) → ((𝐼 = 0 → 𝐽𝐾) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼)))
2322exp32 420 . . . . . . . . 9 ((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) → (𝑅𝑉 → (𝐼 = (𝐽 · 𝐾) → ((𝐼 = 0 → 𝐽𝐾) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼)))))
24233impd 1348 . . . . . . . 8 ((𝐾 = 0 ∧ 𝐽 ∈ ℕ) → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼)))
2524ex 412 . . . . . . 7 (𝐾 = 0 → (𝐽 ∈ ℕ → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))))
266, 25jaoi 857 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ ℕ ∨ 𝐾 = 0) → (𝐽 ∈ ℕ → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))))
272, 26sylbi 217 . . . . 5 (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝐽 ∈ ℕ → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))))
28 simplr 768 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → 𝐽 = 0)
2928oveq2d 7429 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → (𝑅𝑟𝐽) = (𝑅𝑟0))
30 simpr1 1194 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → 𝑅𝑉)
31 relexp0g 15044 . . . . . . . . . . 11 (𝑅𝑉 → (𝑅𝑟0) = ( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅)))
3230, 31syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → (𝑅𝑟0) = ( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅)))
3329, 32eqtrd 2769 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → (𝑅𝑟𝐽) = ( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅)))
3433oveq1d 7428 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅))↑𝑟𝐾))
35 dmexg 7905 . . . . . . . . . . 11 (𝑅𝑉 → dom 𝑅 ∈ V)
36 rnexg 7906 . . . . . . . . . . 11 (𝑅𝑉 → ran 𝑅 ∈ V)
3735, 36unexd 7756 . . . . . . . . . 10 (𝑅𝑉 → (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅) ∈ V)
3830, 37syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅) ∈ V)
39 simpll 766 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → 𝐾 ∈ ℕ0)
40 relexpiidm 43694 . . . . . . . . 9 (((dom 𝑅 ∪ ran 𝑅) ∈ V ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅))↑𝑟𝐾) = ( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅)))
4138, 39, 40syl2anc 584 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → (( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅))↑𝑟𝐾) = ( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅)))
42 simpr2 1195 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → 𝐼 = (𝐽 · 𝐾))
4328oveq1d 7428 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → (𝐽 · 𝐾) = (0 · 𝐾))
4439nn0cnd 12572 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → 𝐾 ∈ ℂ)
4544mul02d 11441 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → (0 · 𝐾) = 0)
4642, 43, 453eqtrd 2773 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → 𝐼 = 0)
4746oveq2d 7429 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → (𝑅𝑟𝐼) = (𝑅𝑟0))
4847, 32eqtr2d 2770 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → ( I ↾ (dom 𝑅 ∪ ran 𝑅)) = (𝑅𝑟𝐼))
4934, 41, 483eqtrd 2773 . . . . . . 7 (((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) ∧ (𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾))) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))
5049ex 412 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ ℕ0𝐽 = 0) → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼)))
5150ex 412 . . . . 5 (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝐽 = 0 → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))))
5227, 51jaod 859 . . . 4 (𝐾 ∈ ℕ0 → ((𝐽 ∈ ℕ ∨ 𝐽 = 0) → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))))
531, 52biimtrid 242 . . 3 (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝐽 ∈ ℕ0 → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))))
5453impcom 407 . 2 ((𝐽 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼)))
5554impcom 407 1 (((𝑅𝑉𝐼 = (𝐽 · 𝐾) ∧ (𝐼 = 0 → 𝐽𝐾)) ∧ (𝐽 ∈ ℕ0𝐾 ∈ ℕ0)) → ((𝑅𝑟𝐽)↑𝑟𝐾) = (𝑅𝑟𝐼))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395  wo 847  w3a 1086   = wceq 1539  wcel 2107  Vcvv 3463  cun 3929   class class class wbr 5123   I cid 5557  dom cdm 5665  ran crn 5666  cres 5667  (class class class)co 7413  0cc0 11137   · cmul 11142  cle 11278  cn 12248  0cn0 12509  𝑟crelexp 15041
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-sep 5276  ax-nul 5286  ax-pow 5345  ax-pr 5412  ax-un 7737  ax-cnex 11193  ax-resscn 11194  ax-1cn 11195  ax-icn 11196  ax-addcl 11197  ax-addrcl 11198  ax-mulcl 11199  ax-mulrcl 11200  ax-mulcom 11201  ax-addass 11202  ax-mulass 11203  ax-distr 11204  ax-i2m1 11205  ax-1ne0 11206  ax-1rid 11207  ax-rnegex 11208  ax-rrecex 11209  ax-cnre 11210  ax-pre-lttri 11211  ax-pre-lttrn 11212  ax-pre-ltadd 11213  ax-pre-mulgt0 11214
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-reu 3364  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4888  df-iun 4973  df-br 5124  df-opab 5186  df-mpt 5206  df-tr 5240  df-id 5558  df-eprel 5564  df-po 5572  df-so 5573  df-fr 5617  df-we 5619  df-xp 5671  df-rel 5672  df-cnv 5673  df-co 5674  df-dm 5675  df-rn 5676  df-res 5677  df-ima 5678  df-pred 6301  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7870  df-2nd 7997  df-frecs 8288  df-wrecs 8319  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-er 8727  df-en 8968  df-dom 8969  df-sdom 8970  df-pnf 11279  df-mnf 11280  df-xr 11281  df-ltxr 11282  df-le 11283  df-sub 11476  df-neg 11477  df-nn 12249  df-n0 12510  df-z 12597  df-uz 12861  df-seq 14025  df-relexp 15042
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator