Metamath Proof Explorer


Theorem itcovalpclem2

Description: Lemma 2 for itcovalpc : induction step. (Contributed by AV, 4-May-2024)

Ref Expression
Hypothesis itcovalpc.f โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ๐ถ ) )
Assertion itcovalpclem2 ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itcovalpc.f โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ๐ถ ) )
2 nn0ex โŠข โ„•0 โˆˆ V
3 2 mptex โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ๐ถ ) ) โˆˆ V
4 1 3 eqeltri โŠข ๐น โˆˆ V
5 simpl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 )
6 simpr โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) )
7 itcovalsucov โŠข ( ( ๐น โˆˆ V โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) = ( ๐น โˆ˜ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) )
8 4 5 6 7 mp3an2ani โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) = ( ๐น โˆ˜ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) )
9 simpr โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„•0 )
10 simplr โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„•0 )
11 5 adantr โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 )
12 10 11 nn0mulcld โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„•0 )
13 9 12 nn0addcld โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) โˆˆ โ„•0 )
14 eqidd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) )
15 oveq1 โŠข ( ๐‘› = ๐‘š โ†’ ( ๐‘› + ๐ถ ) = ( ๐‘š + ๐ถ ) )
16 15 cbvmptv โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ๐ถ ) ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘š + ๐ถ ) )
17 1 16 eqtri โŠข ๐น = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘š + ๐ถ ) )
18 17 a1i โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐น = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘š + ๐ถ ) ) )
19 oveq1 โŠข ( ๐‘š = ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) โ†’ ( ๐‘š + ๐ถ ) = ( ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) + ๐ถ ) )
20 13 14 18 19 fmptco โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐น โˆ˜ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) + ๐ถ ) ) )
21 9 nn0cnd โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„‚ )
22 12 nn0cnd โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„‚ )
23 10 nn0cnd โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
24 21 22 23 addassd โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) + ๐ถ ) = ( ๐‘› + ( ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) + ๐ถ ) ) )
25 nn0cn โŠข ( ๐ถ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
26 25 mulridd โŠข ( ๐ถ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐ถ ยท 1 ) = ๐ถ )
27 26 adantl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ถ ยท 1 ) = ๐ถ )
28 27 eqcomd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐ถ = ( ๐ถ ยท 1 ) )
29 28 oveq2d โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) + ๐ถ ) = ( ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ถ ยท 1 ) ) )
30 simpr โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„•0 )
31 30 nn0cnd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
32 5 nn0cnd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ )
33 1cnd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
34 31 32 33 adddid โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) = ( ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ถ ยท 1 ) ) )
35 29 34 eqtr4d โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) + ๐ถ ) = ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) )
36 35 oveq2d โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› + ( ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) + ๐ถ ) ) = ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) )
37 36 adantr โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› + ( ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) + ๐ถ ) ) = ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) )
38 24 37 eqtrd โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) + ๐ถ ) = ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) )
39 38 mpteq2dva โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) + ๐ถ ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) )
40 20 39 eqtrd โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐น โˆ˜ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) )
41 40 adantr โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) โ†’ ( ๐น โˆ˜ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) )
42 8 41 eqtrd โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) )
43 42 ex โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ( ( IterComp โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ + 1 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘› + ( ๐ถ ยท ( ๐‘ฆ + 1 ) ) ) ) ) )