Theorem relexpsucl 13992

Description: A reduction for relation exponentiation to the left. (Contributed by RP, 23-May-2020.)

Assertion

Ref	Expression
relexpsucl	⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))

Proof of Theorem relexpsucl

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elnn0 11506	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 ↔ (𝑁 ∈ ℕ ∨ 𝑁 = 0))
2		simp3 1133	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑅 ∈ 𝑉)
3		simp1 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑁 ∈ ℕ)
4		relexpsucnnl 13991	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
5	2, 3, 4	syl2anc 696	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
6	5	3expib 1117	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
7		simp2 1132	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → Rel 𝑅)
8		relcoi1 5825	. . . . . . . 8 ⊢ (Rel 𝑅 → (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)) = 𝑅)
9	7, 8	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)) = 𝑅)
10		simp1 1131	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑁 = 0)
11	10	oveq2d 6830	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟𝑁) = (𝑅↑𝑟0))
12		simp3 1133	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → 𝑅 ∈ 𝑉)
13		relexp0 13982	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ Rel 𝑅) → (𝑅↑𝑟0) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
14	12, 7, 13	syl2anc 696	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟0) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
15	11, 14	eqtrd 2794	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟𝑁) = ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅))
16	15	coeq2d 5440	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)) = (𝑅 ∘ ( I ↾ ∪ ∪ 𝑅)))
17	10	oveq1d 6829	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑁 + 1) = (0 + 1))
18		0p1e1 11344	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0 + 1) = 1
19	17, 18	syl6eq 2810	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑁 + 1) = 1)
20	19	oveq2d 6830	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅↑𝑟1))
21		relexp1g 13985	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ 𝑉 → (𝑅↑𝑟1) = 𝑅)
22	12, 21	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟1) = 𝑅)
23	20, 22	eqtrd 2794	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = 𝑅)
24	9, 16, 23	3eqtr4rd 2805	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 = 0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
25	24	3expib 1117	. . . . 5 ⊢ (𝑁 = 0 → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
26	6, 25	jaoi 393	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∨ 𝑁 = 0) → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
27	1, 26	sylbi 207	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ((Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁))))
28	27	3impib 1109	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑅 ∈ 𝑉) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))
29	28	3com13 1119	1 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ Rel 𝑅 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑅↑𝑟(𝑁 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑁)))

Syntax hints:   → wi 4   ∨ wo 382   ∧ wa 383   ∧ w3a 1072   = wceq 1632   ∈ wcel 2139  ∪ cuni 4588   I cid 5173   ↾ cres 5268   ∘ ccom 5270  Rel wrel 5271  (class class class)co 6814  0cc0 10148  1c1 10149   + caddc 10151  ℕcn 11232  ℕ₀cn0 11504  ↑_𝑟crelexp 13979

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-om 7232  df-2nd 7335  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-er 7913  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-nn 11233  df-n0 11505  df-z 11590  df-uz 11900  df-seq 13016  df-relexp 13980

This theorem is referenced by:  relexpsucld  13993  relexpindlem  14022