Theorem relexpsucl 15108

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 12534	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 ↔ (𝑁 ∈ ℕ ∨ 𝑁 = 0))
2		simp3 1156	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑅 ∈ 𝑉)
3		simp1 1154	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑁 ∈ ℕ)
4		relexpsucnnl 15107	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
5	2, 3, 4	syl2anc 596	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
6	5	3expib 1140	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
7		simp2 1155	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → Rel 𝑅)
8		relcoi1 6280	. . . . . . . 8 ⊢ (Rel 𝑅 → (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)) = 𝑅)
9	7, 8	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)) = 𝑅)
10		simp1 1154	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑁 = 0)
11	10	oveq2d 7433	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟𝑁) = (𝑅↑𝑟0))
12		simp3 1156	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑅 ∈ 𝑉)
13		relexp0 15100	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ Rel 𝑅) → (𝑅↑𝑟0) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
14	12, 7, 13	syl2anc 596	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟0) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
15	11, 14	eqtrd 2797	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟𝑁) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
16	15	coeq2d 5846	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)) = (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)))
17	10	oveq1d 7432	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑁 + 1) = (0 + 1))
18		0p1e1 12389	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0 + 1) = 1
19	17, 18	eqtrdi 2813	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑁 + 1) = 1)
20	19	oveq2d 7433	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅↑𝑟1))
21		relexp1g 15103	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ 𝑉 → (𝑅↑𝑟1) = 𝑅)
22	12, 21	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟1) = 𝑅)
23	20, 22	eqtrd 2797	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = 𝑅)
24	9, 16, 23	3eqtr4rd 2808	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
25	24	3expib 1140	. . . . 5 ⊢ (𝑁 = 0 → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
26	6, 25	jaoi 871	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∨ 𝑁 = 0) → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
27	1, 26	sylbi 220	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
28	27	3impib 1134	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
29	28	3com13 1142	1 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∪ cuni 4870   I cid 5553   ↾ cres 5661   ∘ ccom 5663  Rel wrel 5664  (class class class)co 7417  0cc0 11128  1c1 11129   + caddc 11131  ℕcn 12261  ℕ₀cn0 12532  ↑_𝑟crelexp 15096

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2734  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7740  ax-cnex 11184  ax-resscn 11185  ax-1cn 11186  ax-icn 11187  ax-addcl 11188  ax-addrcl 11189  ax-mulcl 11190  ax-mulrcl 11191  ax-mulcom 11192  ax-addass 11193  ax-mulass 11194  ax-distr 11195  ax-i2m1 11196  ax-1ne0 11197  ax-1rid 11198  ax-rnegex 11199  ax-rrecex 11200  ax-cnre 11201  ax-pre-lttri 11202  ax-pre-lttrn 11203  ax-pre-ltadd 11204  ax-pre-mulgt0 11205

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7374  df-ov 7420  df-oprab 7421  df-mpo 7422  df-om 7867  df-2nd 7991  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-er 8700  df-en 8957  df-dom 8958  df-sdom 8959  df-pnf 11273  df-mnf 11274  df-xr 11275  df-ltxr 11276  df-le 11277  df-sub 11471  df-neg 11472  df-nn 12262  df-n0 12533  df-z 12620  df-uz 12892  df-seq 14070  df-relexp 15097

This theorem is used by:  relexpsucld  15111