Theorem smndex1mndlem 18970

Description: Lemma for smndex1mnd 18971 and smndex1id 18972. (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 4115	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}) ↔ (𝑋 ∈ {𝐼} ∨ 𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}))
2		elsni 4611	. . . . 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 18959	. . . . . . 7 ⊢ (𝐼 ∘ 𝐼) = 𝐼
7		coeq2 5845	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → (𝐼 ∘ 𝑋) = (𝐼 ∘ 𝐼))
8		id 23	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → 𝑋 = 𝐼)
9	6, 7, 8	3eqtr4a 2830	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → (𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋)
10		coeq1 5844	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → (𝑋 ∘ 𝐼) = (𝐼 ∘ 𝐼))
11	6, 10, 8	3eqtr4a 2830	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 = 𝐼 → (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋)
12	9, 11	jca 520	. . . . 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 4964	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)} ↔ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑛)})
15		fveq2 6882	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝐺‘𝑛) = (𝐺‘𝑘))
16	15	sneqd 4606	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → {(𝐺‘𝑛)} = {(𝐺‘𝑘)})
17	16	eleq2d 2855	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑛)} ↔ 𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)}))
18	17	cbvrexvw 3250	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑛)} ↔ ∃𝑘 ∈ (0..^𝑁)𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)})
19		elsni 4611	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)} → 𝑋 = (𝐺‘𝑘))
20		smndex1ibas.g	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↦ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛))
21	3, 4, 5, 20	smndex1igid 18964	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → (𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)) = (𝐺‘𝑘))
22	3, 4, 5	smndex1ibas 18958	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐼 ∈ (Base‘𝑀)
23	3, 4, 5, 20	smndex1gid 18962	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐼 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑘 ∈ (0..^𝑁)) → ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘))
24	22, 23	mpan 702	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘))
25	21, 24	jca 520	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ (0..^𝑁) → ((𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)) = (𝐺‘𝑘) ∧ ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘)))
26		coeq2 5845	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → (𝐼 ∘ 𝑋) = (𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)))
27		id 23	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → 𝑋 = (𝐺‘𝑘))
28	26, 27	eqeq12d 2785	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ↔ (𝐼 ∘ (𝐺‘𝑘)) = (𝐺‘𝑘)))
29		coeq1 5844	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → (𝑋 ∘ 𝐼) = ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼))
30	29, 27	eqeq12d 2785	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑋 = (𝐺‘𝑘) → ((𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋 ↔ ((𝐺‘𝑘) ∘ 𝐼) = (𝐺‘𝑘)))
31	28, 30	anbi12d 643	. . . . . . . . . 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 412	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ (0..^𝑁) ∧ 𝑋 ∈ {(𝐺‘𝑘)}) → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))
35	34	rexlimiva 3164	. . . . . 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 870	. . 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 2887	1 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → ((𝐼 ∘ 𝑋) = 𝑋 ∧ (𝑋 ∘ 𝐼) = 𝑋))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   ∨ wo 860   = wceq 1567   ∈ wcel 2149  ∃wrex 3095   ∪ cun 3911  {csn 4594  ∪ ciun 4960   ↦ cmpt 5196   ∘ ccom 5666  ‘cfv 6537  (class class class)co 7411  0cc0 11099  ℕcn 12232  ℕ₀cn0 12503  ..^cfzo 13681   mod cmo 13901  Basecbs 17268   ↾_s cress 17289  EndoFMndcefmnd 18926

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176  ax-pre-sup 11177

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  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 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8452  df-er 8693  df-map 8825  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-fin 8946  df-sup 9401  df-inf 9402  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11871  df-nn 12233  df-2 12302  df-3 12303  df-4 12304  df-5 12305  df-6 12306  df-7 12307  df-8 12308  df-9 12309  df-n0 12504  df-z 12591  df-uz 12862  df-rp 13016  df-fz 13535  df-fzo 13682  df-fl 13824  df-mod 13902  df-struct 17206  df-slot 17241  df-ndx 17253  df-base 17269  df-plusg 17322  df-tset 17328  df-efmnd 18927

This theorem is referenced by:  smndex1mnd  18971  smndex1id  18972