Metamath Proof Explorer


Theorem ackval1

Description: The Ackermann function at 1. (Contributed by AV, 4-May-2024)

Ref Expression
Assertion ackval1 ( Ack โ€˜ 1 ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + 2 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1e0p1 โŠข 1 = ( 0 + 1 )
2 1 fveq2i โŠข ( Ack โ€˜ 1 ) = ( Ack โ€˜ ( 0 + 1 ) )
3 0nn0 โŠข 0 โˆˆ โ„•0
4 ackvalsuc1mpt โŠข ( 0 โˆˆ โ„•0 โ†’ ( Ack โ€˜ ( 0 + 1 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( IterComp โ€˜ ( Ack โ€˜ 0 ) ) โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) โ€˜ 1 ) ) )
5 3 4 ax-mp โŠข ( Ack โ€˜ ( 0 + 1 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( IterComp โ€˜ ( Ack โ€˜ 0 ) ) โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) โ€˜ 1 ) )
6 peano2nn0 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› + 1 ) โˆˆ โ„•0 )
7 1nn0 โŠข 1 โˆˆ โ„•0
8 ackval0 โŠข ( Ack โ€˜ 0 ) = ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + 1 ) )
9 8 itcovalpc โŠข ( ( ( ๐‘› + 1 ) โˆˆ โ„•0 โˆง 1 โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ( Ack โ€˜ 0 ) ) โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) = ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( 1 ยท ( ๐‘› + 1 ) ) ) ) )
10 6 7 9 sylancl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ( Ack โ€˜ 0 ) ) โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) = ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( 1 ยท ( ๐‘› + 1 ) ) ) ) )
11 nn0cn โŠข ( ( ๐‘› + 1 ) โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› + 1 ) โˆˆ โ„‚ )
12 6 11 syl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› + 1 ) โˆˆ โ„‚ )
13 12 mullidd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( 1 ยท ( ๐‘› + 1 ) ) = ( ๐‘› + 1 ) )
14 13 oveq2d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘– + ( 1 ยท ( ๐‘› + 1 ) ) ) = ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) )
15 14 mpteq2dv โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( 1 ยท ( ๐‘› + 1 ) ) ) ) = ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) ) )
16 10 15 eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ( Ack โ€˜ 0 ) ) โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) = ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) ) )
17 16 fveq1d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ( IterComp โ€˜ ( Ack โ€˜ 0 ) ) โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) โ€˜ 1 ) = ( ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) ) โ€˜ 1 ) )
18 eqidd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) ) = ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) ) )
19 oveq1 โŠข ( ๐‘– = 1 โ†’ ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) = ( 1 + ( ๐‘› + 1 ) ) )
20 19 adantl โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘– = 1 ) โ†’ ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) = ( 1 + ( ๐‘› + 1 ) ) )
21 7 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ 1 โˆˆ โ„•0 )
22 ovexd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( 1 + ( ๐‘› + 1 ) ) โˆˆ V )
23 18 20 21 22 fvmptd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘– + ( ๐‘› + 1 ) ) ) โ€˜ 1 ) = ( 1 + ( ๐‘› + 1 ) ) )
24 1cnd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
25 nn0cn โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„‚ )
26 peano2cn โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐‘› + 1 ) โˆˆ โ„‚ )
27 25 26 syl โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› + 1 ) โˆˆ โ„‚ )
28 24 27 addcomd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( 1 + ( ๐‘› + 1 ) ) = ( ( ๐‘› + 1 ) + 1 ) )
29 25 24 24 addassd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ๐‘› + 1 ) + 1 ) = ( ๐‘› + ( 1 + 1 ) ) )
30 1p1e2 โŠข ( 1 + 1 ) = 2
31 30 oveq2i โŠข ( ๐‘› + ( 1 + 1 ) ) = ( ๐‘› + 2 )
32 31 a1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐‘› + ( 1 + 1 ) ) = ( ๐‘› + 2 ) )
33 28 29 32 3eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( 1 + ( ๐‘› + 1 ) ) = ( ๐‘› + 2 ) )
34 17 23 33 3eqtrd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ( IterComp โ€˜ ( Ack โ€˜ 0 ) ) โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) โ€˜ 1 ) = ( ๐‘› + 2 ) )
35 34 mpteq2ia โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( IterComp โ€˜ ( Ack โ€˜ 0 ) ) โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) โ€˜ 1 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + 2 ) )
36 2 5 35 3eqtri โŠข ( Ack โ€˜ 1 ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + 2 ) )