Theorem relexpsucl 14935

Description: A reduction for relation exponentiation to the left. (Contributed by RP, 23-May-2020.)

Assertion

Ref	Expression
relexpsucl	⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))

Proof of Theorem relexpsucl

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elnn0 12380	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 ↔ (𝑁 ∈ ℕ ∨ 𝑁 = 0))
2		simp3 1138	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑅 ∈ 𝑉)
3		simp1 1136	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑁 ∈ ℕ)
4		relexpsucnnl 14934	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
5	2, 3, 4	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
6	5	3expib 1122	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
7		simp2 1137	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → Rel 𝑅)
8		relcoi1 6225	. . . . . . . 8 ⊢ (Rel 𝑅 → (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)) = 𝑅)
9	7, 8	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)) = 𝑅)
10		simp1 1136	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑁 = 0)
11	10	oveq2d 7362	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟𝑁) = (𝑅↑𝑟0))
12		simp3 1138	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑅 ∈ 𝑉)
13		relexp0 14927	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ Rel 𝑅) → (𝑅↑𝑟0) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
14	12, 7, 13	syl2anc 584	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟0) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
15	11, 14	eqtrd 2766	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟𝑁) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
16	15	coeq2d 5802	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)) = (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)))
17	10	oveq1d 7361	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑁 + 1) = (0 + 1))
18		0p1e1 12239	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0 + 1) = 1
19	17, 18	eqtrdi 2782	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑁 + 1) = 1)
20	19	oveq2d 7362	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅↑𝑟1))
21		relexp1g 14930	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ 𝑉 → (𝑅↑𝑟1) = 𝑅)
22	12, 21	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟1) = 𝑅)
23	20, 22	eqtrd 2766	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = 𝑅)
24	9, 16, 23	3eqtr4rd 2777	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
25	24	3expib 1122	. . . . 5 ⊢ (𝑁 = 0 → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
26	6, 25	jaoi 857	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∨ 𝑁 = 0) → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
27	1, 26	sylbi 217	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
28	27	3impib 1116	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
29	28	3com13 1124	1 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 847   ∧ w3a 1086   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  ∪ cuni 4859   I cid 5510   ↾ cres 5618   ∘ ccom 5620  Rel wrel 5621  (class class class)co 7346  0cc0 11003  1c1 11004   + caddc 11006  ℕcn 12122  ℕ₀cn0 12378  ↑_𝑟crelexp 14923

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668  ax-cnex 11059  ax-resscn 11060  ax-1cn 11061  ax-icn 11062  ax-addcl 11063  ax-addrcl 11064  ax-mulcl 11065  ax-mulrcl 11066  ax-mulcom 11067  ax-addass 11068  ax-mulass 11069  ax-distr 11070  ax-i2m1 11071  ax-1ne0 11072  ax-1rid 11073  ax-rnegex 11074  ax-rrecex 11075  ax-cnre 11076  ax-pre-lttri 11077  ax-pre-lttrn 11078  ax-pre-ltadd 11079  ax-pre-mulgt0 11080

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-op 4583  df-uni 4860  df-iun 4943  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-tr 5199  df-id 5511  df-eprel 5516  df-po 5524  df-so 5525  df-fr 5569  df-we 5571  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-om 7797  df-2nd 7922  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-er 8622  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-pnf 11145  df-mnf 11146  df-xr 11147  df-ltxr 11148  df-le 11149  df-sub 11343  df-neg 11344  df-nn 12123  df-n0 12379  df-z 12466  df-uz 12730  df-seq 13906  df-relexp 14924

This theorem is referenced by:  relexpsucld  14938