Theorem smndex1n0mnd 18837

Description: The identity of the monoid 𝑀 of endofunctions on set ℕ₀ is not contained in the base set of the constructed monoid 𝑆. (Contributed by AV, 17-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
smndex1n0mnd	⊢ (0g‘𝑀) ∉ 𝐵

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

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

Proof of Theorem smndex1n0mnd

Step	Hyp	Ref	Expression
1		smndex1ibas.n	. . . . . . 7 ⊢ 𝑁 ∈ ℕ
2		nnnn0 12408	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
3		fveq2 6834	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (( I ↾ ℕ0)‘𝑁))
4	1, 2	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑁 ∈ ℕ0
5		fvresi 7119	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → (( I ↾ ℕ0)‘𝑁) = 𝑁)
6	4, 5	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (( I ↾ ℕ0)‘𝑁) = 𝑁
7	3, 6	eqtrdi 2787	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = 𝑁)
8		fveq2 6834	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → (𝐼‘𝑥) = (𝐼‘𝑁))
9	7, 8	eqeq12d 2752	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → ((( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥) ↔ 𝑁 = (𝐼‘𝑁)))
10	9	notbid 318	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → (¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥) ↔ ¬ 𝑁 = (𝐼‘𝑁)))
11	10	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑥 = 𝑁) → (¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥) ↔ ¬ 𝑁 = (𝐼‘𝑁)))
12		nnne0 12179	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
13	12	neneqd 2937	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ¬ 𝑁 = 0)
14		smndex1ibas.i	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐼 = (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥 mod 𝑁))
15		oveq1 7365	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → (𝑥 mod 𝑁) = (𝑁 mod 𝑁))
16		nnrp 12917	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ+)
17		modid0 13817	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℝ+ → (𝑁 mod 𝑁) = 0)
18	16, 17	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 mod 𝑁) = 0)
19	15, 18	sylan9eqr 2793	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑥 = 𝑁) → (𝑥 mod 𝑁) = 0)
20		c0ex 11126	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 ∈ V
21	20	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ∈ V)
22	14, 19, 2, 21	fvmptd2 6949	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝐼‘𝑁) = 0)
23	22	eqeq2d 2747	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 = (𝐼‘𝑁) ↔ 𝑁 = 0))
24	13, 23	mtbird 325	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ¬ 𝑁 = (𝐼‘𝑁))
25	2, 11, 24	rspcedvd 3578	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ∃𝑥 ∈ ℕ0 ¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥))
26	1, 25	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ ∃𝑥 ∈ ℕ0 ¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥)
27		rexnal 3088	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℕ0 ¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥) ↔ ¬ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥))
28	26, 27	mpbi 230	. . . . 5 ⊢ ¬ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥)
29		fnresi 6621	. . . . . 6 ⊢ ( I ↾ ℕ0) Fn ℕ0
30		ovex 7391	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 mod 𝑁) ∈ V
31	30, 14	fnmpti 6635	. . . . . 6 ⊢ 𝐼 Fn ℕ0
32		eqfnfv 6976	. . . . . 6 ⊢ ((( I ↾ ℕ0) Fn ℕ0 ∧ 𝐼 Fn ℕ0) → (( I ↾ ℕ0) = 𝐼 ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥)))
33	29, 31, 32	mp2an 692	. . . . 5 ⊢ (( I ↾ ℕ0) = 𝐼 ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = (𝐼‘𝑥))
34	28, 33	mtbir 323	. . . 4 ⊢ ¬ ( I ↾ ℕ0) = 𝐼
35	4	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → 𝑁 ∈ ℕ0)
36		fveq2 6834	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → ((𝐺‘𝑛)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑁))
37	7, 36	eqeq12d 2752	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → ((( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥) ↔ 𝑁 = ((𝐺‘𝑛)‘𝑁)))
38	37	notbid 318	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑁 → (¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥) ↔ ¬ 𝑁 = ((𝐺‘𝑛)‘𝑁)))
39	38	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑛 ∈ (0..^𝑁) ∧ 𝑥 = 𝑁) → (¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥) ↔ ¬ 𝑁 = ((𝐺‘𝑛)‘𝑁)))
40		fzonel 13589	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ¬ 𝑁 ∈ (0..^𝑁)
41		eleq1 2824	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↔ 𝑁 ∈ (0..^𝑁)))
42	41	eqcoms 2744	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 = 𝑛 → (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↔ 𝑁 ∈ (0..^𝑁)))
43	40, 42	mtbiri 327	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 = 𝑛 → ¬ 𝑛 ∈ (0..^𝑁))
44	43	con2i 139	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → ¬ 𝑁 = 𝑛)
45		nn0ex 12407	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ℕ0 ∈ V
46	45	mptex 7169	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛) ∈ V
47		smndex1ibas.g	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↦ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛))
48	47	fvmpt2 6952	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑛 ∈ (0..^𝑁) ∧ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛) ∈ V) → (𝐺‘𝑛) = (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛))
49	46, 48	mpan2 691	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → (𝐺‘𝑛) = (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛))
50		eqidd 2737	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑛 ∈ (0..^𝑁) ∧ 𝑥 = 𝑁) → 𝑛 = 𝑛)
51		id 22	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → 𝑛 ∈ (0..^𝑁))
52	49, 50, 35, 51	fvmptd 6948	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → ((𝐺‘𝑛)‘𝑁) = 𝑛)
53	52	eqeq2d 2747	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → (𝑁 = ((𝐺‘𝑛)‘𝑁) ↔ 𝑁 = 𝑛))
54	44, 53	mtbird 325	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → ¬ 𝑁 = ((𝐺‘𝑛)‘𝑁))
55	35, 39, 54	rspcedvd 3578	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → ∃𝑥 ∈ ℕ0 ¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥))
56		rexnal 3088	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℕ0 ¬ (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥) ↔ ¬ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥))
57	55, 56	sylib 218	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → ¬ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥))
58		vex 3444	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑛 ∈ V
59		eqid 2736	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛) = (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛)
60	58, 59	fnmpti 6635	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛) Fn ℕ0
61	49	fneq1d 6585	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → ((𝐺‘𝑛) Fn ℕ0 ↔ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛) Fn ℕ0))
62	60, 61	mpbiri 258	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → (𝐺‘𝑛) Fn ℕ0)
63		eqfnfv 6976	. . . . . . 7 ⊢ ((( I ↾ ℕ0) Fn ℕ0 ∧ (𝐺‘𝑛) Fn ℕ0) → (( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛) ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥)))
64	29, 62, 63	sylancr 587	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → (( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛) ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (( I ↾ ℕ0)‘𝑥) = ((𝐺‘𝑛)‘𝑥)))
65	57, 64	mtbird 325	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ (0..^𝑁) → ¬ ( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛))
66	65	nrex 3064	. . . 4 ⊢ ¬ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛)
67	34, 66	pm3.2ni 880	. . 3 ⊢ ¬ (( I ↾ ℕ0) = 𝐼 ∨ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛))
68		smndex1ibas.m	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑀 = (EndoFMnd‘ℕ0)
69	68	efmndid 18813	. . . . . . 7 ⊢ (ℕ0 ∈ V → ( I ↾ ℕ0) = (0g‘𝑀))
70	45, 69	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ ( I ↾ ℕ0) = (0g‘𝑀)
71	70	eqcomi 2745	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝑀) = ( I ↾ ℕ0)
72		smndex1mgm.b	. . . . 5 ⊢ 𝐵 = ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)})
73	71, 72	eleq12i 2829	. . . 4 ⊢ ((0g‘𝑀) ∈ 𝐵 ↔ ( I ↾ ℕ0) ∈ ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}))
74		elun 4105	. . . . 5 ⊢ (( I ↾ ℕ0) ∈ ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}) ↔ (( I ↾ ℕ0) ∈ {𝐼} ∨ ( I ↾ ℕ0) ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}))
75		resiexg 7854	. . . . . . . 8 ⊢ (ℕ0 ∈ V → ( I ↾ ℕ0) ∈ V)
76	45, 75	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ ( I ↾ ℕ0) ∈ V
77	76	elsn 4595	. . . . . 6 ⊢ (( I ↾ ℕ0) ∈ {𝐼} ↔ ( I ↾ ℕ0) = 𝐼)
78		eliun 4950	. . . . . . 7 ⊢ (( I ↾ ℕ0) ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)} ↔ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) ∈ {(𝐺‘𝑛)})
79	76	elsn 4595	. . . . . . . 8 ⊢ (( I ↾ ℕ0) ∈ {(𝐺‘𝑛)} ↔ ( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛))
80	79	rexbii 3083	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) ∈ {(𝐺‘𝑛)} ↔ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛))
81	78, 80	bitri 275	. . . . . 6 ⊢ (( I ↾ ℕ0) ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)} ↔ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛))
82	77, 81	orbi12i 914	. . . . 5 ⊢ ((( I ↾ ℕ0) ∈ {𝐼} ∨ ( I ↾ ℕ0) ∈ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}) ↔ (( I ↾ ℕ0) = 𝐼 ∨ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛)))
83	74, 82	bitri 275	. . . 4 ⊢ (( I ↾ ℕ0) ∈ ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}) ↔ (( I ↾ ℕ0) = 𝐼 ∨ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛)))
84	73, 83	bitri 275	. . 3 ⊢ ((0g‘𝑀) ∈ 𝐵 ↔ (( I ↾ ℕ0) = 𝐼 ∨ ∃𝑛 ∈ (0..^𝑁)( I ↾ ℕ0) = (𝐺‘𝑛)))
85	67, 84	mtbir 323	. 2 ⊢ ¬ (0g‘𝑀) ∈ 𝐵
86	85	nelir 3039	1 ⊢ (0g‘𝑀) ∉ 𝐵

Syntax hints:  ¬ wn 3   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1541   ∈ wcel 2113   ∉ wnel 3036  ∀wral 3051  ∃wrex 3060  Vcvv 3440   ∪ cun 3899  {csn 4580  ∪ ciun 4946   ↦ cmpt 5179   I cid 5518   ↾ cres 5626   Fn wfn 6487  ‘cfv 6492  (class class class)co 7358  0cc0 11026  ℕcn 12145  ℕ₀cn0 12401  ℝ⁺crp 12905  ..^cfzo 13570   mod cmo 13789   ↾_s cress 17157  0_gc0g 17359  EndoFMndcefmnd 18793

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 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-cnex 11082  ax-resscn 11083  ax-1cn 11084  ax-icn 11085  ax-addcl 11086  ax-addrcl 11087  ax-mulcl 11088  ax-mulrcl 11089  ax-mulcom 11090  ax-addass 11091  ax-mulass 11092  ax-distr 11093  ax-i2m1 11094  ax-1ne0 11095  ax-1rid 11096  ax-rnegex 11097  ax-rrecex 11098  ax-cnre 11099  ax-pre-lttri 11100  ax-pre-lttrn 11101  ax-pre-ltadd 11102  ax-pre-mulgt0 11103  ax-pre-sup 11104

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 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3350  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-tp 4585  df-op 4587  df-uni 4864  df-iun 4948  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-1o 8397  df-er 8635  df-map 8765  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-sup 9345  df-inf 9346  df-pnf 11168  df-mnf 11169  df-xr 11170  df-ltxr 11171  df-le 11172  df-sub 11366  df-neg 11367  df-div 11795  df-nn 12146  df-2 12208  df-3 12209  df-4 12210  df-5 12211  df-6 12212  df-7 12213  df-8 12214  df-9 12215  df-n0 12402  df-z 12489  df-uz 12752  df-rp 12906  df-fz 13424  df-fzo 13571  df-fl 13712  df-mod 13790  df-struct 17074  df-slot 17109  df-ndx 17121  df-base 17137  df-plusg 17190  df-tset 17196  df-0g 17361  df-efmnd 18794

This theorem is referenced by:  nsmndex1  18838