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Theorem reprsuc

Description: Express the representations recursively. (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Dec-2021)

Ref Expression
Hypotheses reprval.a φA
reprval.m φM
reprval.s φS0
reprsuc.f F=cAreprSMbcSb
Assertion reprsuc φAreprS+1M=bAranF

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 reprval.a φA
2 reprval.m φM
3 reprval.s φS0
4 reprsuc.f F=cAreprSMbcSb
5 1nn0 10
6 5 a1i φ10
7 3 6 nn0addcld φS+10
8 1 2 7 reprval φAreprS+1M=cA0..^S+1|a0..^S+1ca=M
9 simplr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MeA0..^S+1
10 elmapi eA0..^S+1e:0..^S+1A
11 9 10 syl φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me:0..^S+1A
12 3 ad2antrr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MS0
13 fzonn0p1 S0S0..^S+1
14 12 13 syl φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MS0..^S+1
15 11 14 ffvelcdmd φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MeSA
16 simpr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Mb=eSb=eS
17 16 oveq2d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Mb=eSMb=MeS
18 17 oveq2d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Mb=eSAreprSMb=AreprSMeS
19 opeq2 b=eSSb=SeS
20 19 sneqd b=eSSb=SeS
21 20 uneq2d b=eScSb=cSeS
22 21 eqeq2d b=eSe=cSbe=cSeS
23 22 adantl φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Mb=eSe=cSbe=cSeS
24 18 23 rexeqbidv φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Mb=eScAreprSMbe=cSbcAreprSMeSe=cSeS
25 10 adantl φeA0..^S+1e:0..^S+1A
26 3 adantr φeA0..^S+1S0
27 fzossfzop1 S00..^S0..^S+1
28 26 27 syl φeA0..^S+10..^S0..^S+1
29 25 28 fssresd φeA0..^S+1e0..^S:0..^SA
30 29 adantr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me0..^S:0..^SA
31 nnex V
32 31 a1i φV
33 32 1 ssexd φAV
34 fzofi 0..^SFin
35 34 elexi 0..^SV
36 elmapg AV0..^SVe0..^SA0..^Se0..^S:0..^SA
37 33 35 36 sylancl φe0..^SA0..^Se0..^S:0..^SA
38 37 ad2antrr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me0..^SA0..^Se0..^S:0..^SA
39 30 38 mpbird φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me0..^SA0..^S
40 34 a1i φeA0..^S+10..^SFin
41 nnsscn
42 41 a1i φ
43 1 42 sstrd φA
44 43 ad2antrr φeA0..^S+1a0..^SA
45 29 ffvelcdmda φeA0..^S+1a0..^Se0..^SaA
46 44 45 sseldd φeA0..^S+1a0..^Se0..^Sa
47 40 46 fsumcl φeA0..^S+1a0..^Se0..^Sa
48 47 adantr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Ma0..^Se0..^Sa
49 43 adantr φeA0..^S+1A
50 26 13 syl φeA0..^S+1S0..^S+1
51 25 50 ffvelcdmd φeA0..^S+1eSA
52 49 51 sseldd φeA0..^S+1eS
53 52 adantr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MeS
54 48 53 pncand φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Ma0..^Se0..^Sa+eS-eS=a0..^Se0..^Sa
55 nfv aφeA0..^S+1
56 nfcv _aeS
57 fzonel ¬S0..^S
58 57 a1i φeA0..^S+1¬S0..^S
59 25 adantr φeA0..^S+1a0..^Se:0..^S+1A
60 28 sselda φeA0..^S+1a0..^Sa0..^S+1
61 59 60 ffvelcdmd φeA0..^S+1a0..^SeaA
62 44 61 sseldd φeA0..^S+1a0..^Sea
63 fveq2 a=Sea=eS
64 55 56 40 26 58 62 63 52 fsumsplitsn φeA0..^S+1a0..^SSea=a0..^Sea+eS
65 fzosplitsn S00..^S+1=0..^SS
66 nn0uz 0=0
67 65 66 eleq2s S00..^S+1=0..^SS
68 26 67 syl φeA0..^S+10..^S+1=0..^SS
69 68 sumeq1d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=a0..^SSea
70 simpr φeA0..^S+1a0..^Sa0..^S
71 70 fvresd φeA0..^S+1a0..^Se0..^Sa=ea
72 71 sumeq2dv φeA0..^S+1a0..^Se0..^Sa=a0..^Sea
73 72 oveq1d φeA0..^S+1a0..^Se0..^Sa+eS=a0..^Sea+eS
74 64 69 73 3eqtr4d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=a0..^Se0..^Sa+eS
75 74 adantr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Ma0..^S+1ea=a0..^Se0..^Sa+eS
76 simpr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Ma0..^S+1ea=M
77 75 76 eqtr3d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Ma0..^Se0..^Sa+eS=M
78 77 oveq1d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Ma0..^Se0..^Sa+eS-eS=MeS
79 54 78 eqtr3d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Ma0..^Se0..^Sa=MeS
80 39 79 jca φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me0..^SA0..^Sa0..^Se0..^Sa=MeS
81 fveq1 d=e0..^Sda=e0..^Sa
82 81 sumeq2sdv d=e0..^Sa0..^Sda=a0..^Se0..^Sa
83 82 eqeq1d d=e0..^Sa0..^Sda=MeSa0..^Se0..^Sa=MeS
84 83 elrab e0..^SdA0..^S|a0..^Sda=MeSe0..^SA0..^Sa0..^Se0..^Sa=MeS
85 80 84 sylibr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me0..^SdA0..^S|a0..^Sda=MeS
86 1 ad2antrr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MA
87 2 ad2antrr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MM
88 nnssz
89 1 88 sstrdi φA
90 89 ad2antrr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MA
91 90 15 sseldd φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MeS
92 87 91 zsubcld φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MMeS
93 86 92 12 reprval φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MAreprSMeS=dA0..^S|a0..^Sda=MeS
94 85 93 eleqtrrd φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me0..^SAreprSMeS
95 simpr φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Mc=e0..^Sc=e0..^S
96 95 uneq1d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Mc=e0..^ScSeS=e0..^SSeS
97 96 eqeq2d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Mc=e0..^Se=cSeSe=e0..^SSeS
98 11 ffnd φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MeFn0..^S+1
99 fnsnsplit eFn0..^S+1S0..^S+1e=e0..^S+1SSeS
100 98 14 99 syl2anc φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me=e0..^S+1SSeS
101 12 66 eleqtrdi φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MS0
102 fzodif2 S00..^S+1S=0..^S
103 101 102 syl φeA0..^S+1a0..^S+1ea=M0..^S+1S=0..^S
104 103 reseq2d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me0..^S+1S=e0..^S
105 104 uneq1d φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me0..^S+1SSeS=e0..^SSeS
106 100 105 eqtrd φeA0..^S+1a0..^S+1ea=Me=e0..^SSeS
107 94 97 106 rspcedvd φeA0..^S+1a0..^S+1ea=McAreprSMeSe=cSeS
108 15 24 107 rspcedvd φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MbAcAreprSMbe=cSb
109 108 anasss φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MbAcAreprSMbe=cSb
110 simpr φbAcAreprSMbe=cSbe=cSb
111 1 adantr φbAA
112 111 adantr φbAcAreprSMbA
113 2 adantr φbAM
114 89 sselda φbAb
115 113 114 zsubcld φbAMb
116 115 adantr φbAcAreprSMbMb
117 3 adantr φbAS0
118 117 adantr φbAcAreprSMbS0
119 simpr φbAcAreprSMbcAreprSMb
120 112 116 118 119 reprf φbAcAreprSMbc:0..^SA
121 simplr φbAcAreprSMbbA
122 118 121 fsnd φbAcAreprSMbSb:SA
123 fzodisjsn 0..^SS=
124 123 a1i φbAcAreprSMb0..^SS=
125 120 122 124 fun2d φbAcAreprSMbcSb:0..^SSA
126 118 67 syl φbAcAreprSMb0..^S+1=0..^SS
127 126 feq2d φbAcAreprSMbcSb:0..^S+1AcSb:0..^SSA
128 125 127 mpbird φbAcAreprSMbcSb:0..^S+1A
129 ovex 0..^S+1V
130 elmapg AV0..^S+1VcSbA0..^S+1cSb:0..^S+1A
131 33 129 130 sylancl φcSbA0..^S+1cSb:0..^S+1A
132 131 ad2antrr φbAcAreprSMbcSbA0..^S+1cSb:0..^S+1A
133 128 132 mpbird φbAcAreprSMbcSbA0..^S+1
134 133 adantr φbAcAreprSMbe=cSbcSbA0..^S+1
135 110 134 eqeltrd φbAcAreprSMbe=cSbeA0..^S+1
136 126 adantr φbAcAreprSMbe=cSb0..^S+1=0..^SS
137 136 sumeq1d φbAcAreprSMbe=cSba0..^S+1ea=a0..^SSea
138 nfv aφbAcAreprSMbe=cSb
139 34 a1i φbAcAreprSMbe=cSb0..^SFin
140 118 adantr φbAcAreprSMbe=cSbS0
141 57 a1i φbAcAreprSMbe=cSb¬S0..^S
142 43 ad4antr φbAcAreprSMbe=cSba0..^SA
143 128 adantr φbAcAreprSMbe=cSbcSb:0..^S+1A
144 110 feq1d φbAcAreprSMbe=cSbe:0..^S+1AcSb:0..^S+1A
145 143 144 mpbird φbAcAreprSMbe=cSbe:0..^S+1A
146 145 adantr φbAcAreprSMbe=cSba0..^Se:0..^S+1A
147 simpr φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sa0..^S
148 elun1 a0..^Sa0..^SS
149 147 148 syl φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sa0..^SS
150 126 ad2antrr φbAcAreprSMbe=cSba0..^S0..^S+1=0..^SS
151 149 150 eleqtrrd φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sa0..^S+1
152 146 151 ffvelcdmd φbAcAreprSMbe=cSba0..^SeaA
153 142 152 sseldd φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sea
154 43 ad3antrrr φbAcAreprSMbe=cSbA
155 140 13 syl φbAcAreprSMbe=cSbS0..^S+1
156 145 155 ffvelcdmd φbAcAreprSMbe=cSbeSA
157 154 156 sseldd φbAcAreprSMbe=cSbeS
158 138 56 139 140 141 153 63 157 fsumsplitsn φbAcAreprSMbe=cSba0..^SSea=a0..^Sea+eS
159 simplr φbAcAreprSMbe=cSba0..^Se=cSb
160 159 fveq1d φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sea=cSba
161 120 ffnd φbAcAreprSMbcFn0..^S
162 161 ad2antrr φbAcAreprSMbe=cSba0..^ScFn0..^S
163 122 ffnd φbAcAreprSMbSbFnS
164 163 ad2antrr φbAcAreprSMbe=cSba0..^SSbFnS
165 123 a1i φbAcAreprSMbe=cSba0..^S0..^SS=
166 fvun1 cFn0..^SSbFnS0..^SS=a0..^ScSba=ca
167 162 164 165 147 166 syl112anc φbAcAreprSMbe=cSba0..^ScSba=ca
168 160 167 eqtrd φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sea=ca
169 168 ralrimiva φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sea=ca
170 169 sumeq2d φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sea=a0..^Sca
171 112 adantr φbAcAreprSMbe=cSbA
172 116 adantr φbAcAreprSMbe=cSbMb
173 119 adantr φbAcAreprSMbe=cSbcAreprSMb
174 171 172 140 173 reprsum φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sca=Mb
175 170 174 eqtrd φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sea=Mb
176 110 fveq1d φbAcAreprSMbe=cSbeS=cSbS
177 161 adantr φbAcAreprSMbe=cSbcFn0..^S
178 163 adantr φbAcAreprSMbe=cSbSbFnS
179 123 a1i φbAcAreprSMbe=cSb0..^SS=
180 snidg S0SS
181 140 180 syl φbAcAreprSMbe=cSbSS
182 fvun2 cFn0..^SSbFnS0..^SS=SScSbS=SbS
183 177 178 179 181 182 syl112anc φbAcAreprSMbe=cSbcSbS=SbS
184 121 adantr φbAcAreprSMbe=cSbbA
185 fvsng S0bASbS=b
186 140 184 185 syl2anc φbAcAreprSMbe=cSbSbS=b
187 176 183 186 3eqtrd φbAcAreprSMbe=cSbeS=b
188 175 187 oveq12d φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sea+eS=M-b+b
189 zsscn
190 113 ad2antrr φbAcAreprSMbe=cSbM
191 189 190 sselid φbAcAreprSMbe=cSbM
192 187 157 eqeltrrd φbAcAreprSMbe=cSbb
193 191 192 npcand φbAcAreprSMbe=cSbM-b+b=M
194 188 193 eqtrd φbAcAreprSMbe=cSba0..^Sea+eS=M
195 137 158 194 3eqtrd φbAcAreprSMbe=cSba0..^S+1ea=M
196 135 195 jca φbAcAreprSMbe=cSbeA0..^S+1a0..^S+1ea=M
197 196 r19.29ffa φbAcAreprSMbe=cSbeA0..^S+1a0..^S+1ea=M
198 109 197 impbida φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MbAcAreprSMbe=cSb
199 vex cV
200 snex SbV
201 199 200 unex cSbV
202 4 201 elrnmpti eranFcAreprSMbe=cSb
203 202 rexbii bAeranFbAcAreprSMbe=cSb
204 198 203 bitr4di φeA0..^S+1a0..^S+1ea=MbAeranF
205 fveq1 c=eca=ea
206 205 sumeq2sdv c=ea0..^S+1ca=a0..^S+1ea
207 206 eqeq1d c=ea0..^S+1ca=Ma0..^S+1ea=M
208 207 cbvrabv cA0..^S+1|a0..^S+1ca=M=eA0..^S+1|a0..^S+1ea=M
209 208 reqabi ecA0..^S+1|a0..^S+1ca=MeA0..^S+1a0..^S+1ea=M
210 eliun ebAranFbAeranF
211 204 209 210 3bitr4g φecA0..^S+1|a0..^S+1ca=MebAranF
212 211 eqrdv φcA0..^S+1|a0..^S+1ca=M=bAranF
213 8 212 eqtrd φAreprS+1M=bAranF