Metamath Proof Explorer


Theorem fimgmcyc

Description: Version of odcl2 for finite magmas: the multiples of an element A e. B are eventually periodic. (Contributed by SN, 3-Jul-2025)

Ref Expression
Hypotheses fimgmcyc.b B = Base M
fimgmcyc.m · ˙ = M
fimgmcyc.s φ M Mgm
fimgmcyc.f φ B Fin
fimgmcyc.a φ A B
Assertion fimgmcyc φ o p o · ˙ A = o + p · ˙ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fimgmcyc.b B = Base M
2 fimgmcyc.m · ˙ = M
3 fimgmcyc.s φ M Mgm
4 fimgmcyc.f φ B Fin
5 fimgmcyc.a φ A B
6 domnsym B ¬ B
7 fisdomnn B Fin B
8 4 7 syl φ B
9 6 8 nsyl3 φ ¬ B
10 1 fvexi B V
11 10 f1dom n n · ˙ A : 1-1 B B
12 9 11 nsyl φ ¬ n n · ˙ A : 1-1 B
13 3 adantr φ n M Mgm
14 simpr φ n n
15 5 adantr φ n A B
16 1 2 mulgnncl M Mgm n A B n · ˙ A B
17 13 14 15 16 syl3anc φ n n · ˙ A B
18 17 fmpttd φ n n · ˙ A : B
19 dff13 n n · ˙ A : 1-1 B n n · ˙ A : B o q n n · ˙ A o = n n · ˙ A q o = q
20 19 baib n n · ˙ A : B n n · ˙ A : 1-1 B o q n n · ˙ A o = n n · ˙ A q o = q
21 18 20 syl φ n n · ˙ A : 1-1 B o q n n · ˙ A o = n n · ˙ A q o = q
22 12 21 mtbid φ ¬ o q n n · ˙ A o = n n · ˙ A q o = q
23 oveq1 n = o n · ˙ A = o · ˙ A
24 eqid n n · ˙ A = n n · ˙ A
25 ovex o · ˙ A V
26 23 24 25 fvmpt o n n · ˙ A o = o · ˙ A
27 oveq1 n = q n · ˙ A = q · ˙ A
28 ovex q · ˙ A V
29 27 24 28 fvmpt q n n · ˙ A q = q · ˙ A
30 26 29 eqeqan12d o q n n · ˙ A o = n n · ˙ A q o · ˙ A = q · ˙ A
31 30 imbi1d o q n n · ˙ A o = n n · ˙ A q o = q o · ˙ A = q · ˙ A o = q
32 31 ralbidva o q n n · ˙ A o = n n · ˙ A q o = q q o · ˙ A = q · ˙ A o = q
33 32 ralbiia o q n n · ˙ A o = n n · ˙ A q o = q o q o · ˙ A = q · ˙ A o = q
34 22 33 sylnib φ ¬ o q o · ˙ A = q · ˙ A o = q
35 df-ne o q ¬ o = q
36 35 anbi1i o q o · ˙ A = q · ˙ A ¬ o = q o · ˙ A = q · ˙ A
37 ancom ¬ o = q o · ˙ A = q · ˙ A o · ˙ A = q · ˙ A ¬ o = q
38 annim o · ˙ A = q · ˙ A ¬ o = q ¬ o · ˙ A = q · ˙ A o = q
39 36 37 38 3bitri o q o · ˙ A = q · ˙ A ¬ o · ˙ A = q · ˙ A o = q
40 39 2rexbii o q o q o · ˙ A = q · ˙ A o q ¬ o · ˙ A = q · ˙ A o = q
41 rexnal2 o q ¬ o · ˙ A = q · ˙ A o = q ¬ o q o · ˙ A = q · ˙ A o = q
42 40 41 bitri o q o q o · ˙ A = q · ˙ A ¬ o q o · ˙ A = q · ˙ A o = q
43 34 42 sylibr φ o q o q o · ˙ A = q · ˙ A
44 43 fimgmcyclem φ o q o < q o · ˙ A = q · ˙ A
45 nnz o o
46 eluzp1 o q o + 1 q o < q
47 45 46 syl o q o + 1 q o < q
48 idd o o < q q q
49 nnz q q
50 49 a1i o o < q q q
51 0red o o < q q 0
52 nnre o o
53 52 ad2antrr o o < q q o
54 zre q q
55 54 adantl o o < q q q
56 nngt0 o 0 < o
57 56 ad2antrr o o < q q 0 < o
58 simplr o o < q q o < q
59 51 53 55 57 58 lttrd o o < q q 0 < q
60 elnnz q q 0 < q
61 60 rbaibr 0 < q q q
62 59 61 syl o o < q q q q
63 62 ex o o < q q q q
64 48 50 63 pm5.21ndd o o < q q q
65 64 ex o o < q q q
66 65 pm5.32rd o q o < q q o < q
67 47 66 bitrd o q o + 1 q o < q
68 67 anbi1d o q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A q o < q o · ˙ A = q · ˙ A
69 anass q o < q o · ˙ A = q · ˙ A q o < q o · ˙ A = q · ˙ A
70 68 69 bitrdi o q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A q o < q o · ˙ A = q · ˙ A
71 70 exbidv o q q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A q q o < q o · ˙ A = q · ˙ A
72 df-rex q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A q q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A
73 df-rex q o < q o · ˙ A = q · ˙ A q q o < q o · ˙ A = q · ˙ A
74 71 72 73 3bitr4g o q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A q o < q o · ˙ A = q · ˙ A
75 74 rexbiia o q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A o q o < q o · ˙ A = q · ˙ A
76 44 75 sylibr φ o q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A
77 simplr φ o p o
78 77 peano2nnd φ o p o + 1
79 78 nnzd φ o p o + 1
80 simpr φ o p p
81 77 80 nnaddcld φ o p o + p
82 81 nnzd φ o p o + p
83 1red φ o p 1
84 80 nnred φ o p p
85 77 nnred φ o p o
86 80 nnge1d φ o p 1 p
87 83 84 85 86 leadd2dd φ o p o + 1 o + p
88 eluz2 o + p o + 1 o + 1 o + p o + 1 o + p
89 79 82 87 88 syl3anbrc φ o p o + p o + 1
90 simpr φ o o
91 90 nnzd φ o o
92 eluzp1l o q o + 1 o < q
93 91 92 sylan φ o q o + 1 o < q
94 simplr φ o q o + 1 o
95 peano2nn o o + 1
96 95 adantl φ o o + 1
97 eluznn o + 1 q o + 1 q
98 96 97 sylan φ o q o + 1 q
99 nnsub o q o < q q o
100 94 98 99 syl2anc φ o q o + 1 o < q q o
101 93 100 mpbid φ o q o + 1 q o
102 eluzelcn q o + 1 q
103 102 ad2antlr φ o q o + 1 p = q o q
104 nncn o o
105 104 adantl φ o o
106 105 ad2antrr φ o q o + 1 p = q o o
107 simpr φ o q o + 1 p = q o p = q o
108 103 106 107 rsubrotld φ o q o + 1 p = q o q = o + p
109 101 108 rspcedeq2vd φ o q o + 1 p q = o + p
110 oveq1 q = o + p q · ˙ A = o + p · ˙ A
111 110 eqeq2d q = o + p o · ˙ A = q · ˙ A o · ˙ A = o + p · ˙ A
112 111 adantl φ o q = o + p o · ˙ A = q · ˙ A o · ˙ A = o + p · ˙ A
113 89 109 112 rexxfrd φ o q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A p o · ˙ A = o + p · ˙ A
114 113 rexbidva φ o q o + 1 o · ˙ A = q · ˙ A o p o · ˙ A = o + p · ˙ A
115 76 114 mpbid φ o p o · ˙ A = o + p · ˙ A