Theorem smndex1mndlem 19108

Description: Lemma for smndex1mnd 19109 and smndex1id 19110. (Contributed by AV, 16-Feb-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
smndex1ibas.m	⊢ 𝑀 = (EndoFMnd‘ℕ0)
smndex1ibas.n	⊢ 𝑁 ∈ ℕ
smndex1ibas.i	⊢ 𝐼 = (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥 mod 𝑁))
smndex1ibas.g	⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↦ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛))
smndex1mgm.b	⊢ 𝐵 = ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)})
smndex1mgm.s	⊢ 𝑆 = (𝑀 ↾s 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
smndex1mndlem	⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑁,𝑛   𝑥,𝑀   𝑛,𝐺   𝑛,𝑀   𝑥,𝐺   𝑛,𝐼,𝑥   𝑥,𝑆   𝑛,𝑋

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥, 𝑛)   𝑆(𝑛)   𝑋(𝑥)

Proof of Theorem smndex1mndlem

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elun 4100	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}) ↔ (𝑋 ∈ {𝐼} ∨ 𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}))
2		elsni 4601	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ {𝐼} → 𝑋 = 𝐼)
3		smndex1ibas.m	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑀 = (EndoFMnd‘ℕ0)
4		smndex1ibas.n	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑁 ∈ ℕ
5		smndex1ibas.i	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐼 = (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥 mod 𝑁))
6	3, 4, 5	smndex1iidm 19097	. . . . . . 7 ⊢ (𝐼 ∘ 𝐼) = 𝐼
7		coeq2 5836	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → (𝐼 ∘ 𝑋) = (𝐼 ∘ 𝐼))
8		id 23	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → 𝑋 = 𝐼)
9	6, 7, 8	3eqtr4a 2822	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → (𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋)
10		coeq1 5835	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → (𝑋 ∘ 𝐼) = (𝐼 ∘ 𝐼))
11	6, 10, 8	3eqtr4a 2822	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋)
12	9, 11	jca 521	. . . . 5 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
13	2, 12	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ {𝐼} → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
14		eliun 4955	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)} ↔ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑛)})
15		fveq2 6885	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝐺‘𝑛) = (𝐺‘𝑘))
16	15	sneqd 4596	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → {(𝐺‘𝑛)} = {(𝐺‘𝑘)})
17	16	eleq2d 2847	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑛)} ↔ 𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)}))
18	17	cbvrexvw 3242	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑛)} ↔ ∃𝑘 ∈ (0..^𝑁)𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)})
19		elsni 4601	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)} → 𝑋 = (𝐺‘𝑘))
20		smndex1ibas.g	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↦ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛))
21	3, 4, 5, 20	smndex1igid 19102	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → (𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)) = (𝐺‘𝑘))
22	3, 4, 5	smndex1ibas 19096	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐼 ∈ (Base‘𝑀)
23	3, 4, 5, 20	smndex1gid 19100	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐼 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘))
24	22, 23	mpan 703	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘))
25	21, 24	jca 521	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → ((𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)) = (𝐺‘𝑘) ∧ ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘)))
26		coeq2 5836	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → (𝐼 ∘ 𝑋) = (𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)))
27		id 23	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → 𝑋 = (𝐺‘𝑘))
28	26, 27	eqeq12d 2777	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ↔ (𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)) = (𝐺‘𝑘)))
29		coeq1 5835	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → (𝑋 ∘ 𝐼) = ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼))
30	29, 27	eqeq12d 2777	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → ((𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋 ↔ ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘)))
31	28, 30	anbi12d 644	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → (((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋) ↔ ((𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)) = (𝐺‘𝑘) ∧ ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘))))
32	25, 31	imbitrrid 249	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋)))
33	19, 32	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)} → (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋)))
34	33	impcom 413	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ (0..^𝑁) ∧ 𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)}) → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
35	34	rexlimiva 3156	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑘 ∈ (0..^𝑁)𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)} → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
36	18, 35	sylbi 220	. . . . 5 ⊢ (∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑛)} → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
37	14, 36	sylbi 220	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)} → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
38	13, 37	jaoi 871	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ {𝐼} ∨ 𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}) → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
39	1, 38	sylbi 220	. 2 ⊢ (𝑋 ∈ ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}) → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
40		smndex1mgm.b	. 2 ⊢ 𝐵 = ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)})
41	39, 40	eleq2s 2879	1 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∃wrex 3087   ∪ cun 3897  {csn 4584  ∪ ciun 4951   ↦ cmpt 5186   ∘ ccom 5655  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  0cc0 11200  ℕcn 12335  ℕ₀cn0 12606  ..^cfzo 13788   mod cmo 14009  Basecbs 17387   ↾_s cress 17408  EndoFMndcefmnd 19064

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 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-er 8717  df-map 8849  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-mod 14010  df-struct 17325  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-plusg 17441  df-tset 17447  df-efmnd 19065

This theorem is used by:  smndex1mnd  19109  smndex1id  19110