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Theorem seqcl2 11346
Description: Closure properties of the recursive sequence builder. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jul-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 27-May-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
seqcl2.1  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  e.  C )
seqcl2.2  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  C  /\  y  e.  D ) )  -> 
( x  .+  y
)  e.  C )
seqcl2.3  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  M ) )
seqcl2.4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( ( M  + 
1 ) ... N
) )  ->  ( F `  x )  e.  D )
Assertion
Ref Expression
seqcl2  |-  ( ph  ->  (  seq  M ( 
.+  ,  F ) `
 N )  e.  C )
Distinct variable groups:    x, y, C    x, D, y    x, F, y    x, M, y   
x, N    x,  .+ , y    ph, x, y
Allowed substitution hint:    N( y)

Proof of Theorem seqcl2
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 seqcl2.3 . . 3  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  M ) )
2 eluzfz2 11070 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  N  e.  ( M ... N ) )
31, 2syl 16 . 2  |-  ( ph  ->  N  e.  ( M ... N ) )
4 eleq1 2498 . . . . . 6  |-  ( x  =  M  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  M  e.  ( M ... N ) ) )
5 fveq2 5731 . . . . . . 7  |-  ( x  =  M  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  x
)  =  (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  M
) )
65eleq1d 2504 . . . . . 6  |-  ( x  =  M  ->  (
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  x )  e.  C  <->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  M
)  e.  C ) )
74, 6imbi12d 313 . . . . 5  |-  ( x  =  M  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  x )  e.  C )  <->  ( M  e.  ( M ... N
)  ->  (  seq  M (  .+  ,  F
) `  M )  e.  C ) ) )
87imbi2d 309 . . . 4  |-  ( x  =  M  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  x
)  e.  C ) )  <->  ( ph  ->  ( M  e.  ( M ... N )  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  M )  e.  C
) ) ) )
9 eleq1 2498 . . . . . 6  |-  ( x  =  n  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  n  e.  ( M ... N ) ) )
10 fveq2 5731 . . . . . . 7  |-  ( x  =  n  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  x
)  =  (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  n
) )
1110eleq1d 2504 . . . . . 6  |-  ( x  =  n  ->  (
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  x )  e.  C  <->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  n
)  e.  C ) )
129, 11imbi12d 313 . . . . 5  |-  ( x  =  n  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  x )  e.  C )  <->  ( n  e.  ( M ... N
)  ->  (  seq  M (  .+  ,  F
) `  n )  e.  C ) ) )
1312imbi2d 309 . . . 4  |-  ( x  =  n  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  x
)  e.  C ) )  <->  ( ph  ->  ( n  e.  ( M ... N )  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  n )  e.  C
) ) ) )
14 eleq1 2498 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N
) ) )
15 fveq2 5731 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  x
)  =  (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  (
n  +  1 ) ) )
1615eleq1d 2504 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  x )  e.  C  <->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  (
n  +  1 ) )  e.  C ) )
1714, 16imbi12d 313 . . . . 5  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  x )  e.  C )  <->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  (
n  +  1 ) )  e.  C ) ) )
1817imbi2d 309 . . . 4  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  x
)  e.  C ) )  <->  ( ph  ->  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  ( n  +  1
) )  e.  C
) ) ) )
19 eleq1 2498 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  (
x  e.  ( M ... N )  <->  N  e.  ( M ... N ) ) )
20 fveq2 5731 . . . . . . 7  |-  ( x  =  N  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  x
)  =  (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  N
) )
2120eleq1d 2504 . . . . . 6  |-  ( x  =  N  ->  (
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  x )  e.  C  <->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  N
)  e.  C ) )
2219, 21imbi12d 313 . . . . 5  |-  ( x  =  N  ->  (
( x  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  x )  e.  C )  <->  ( N  e.  ( M ... N
)  ->  (  seq  M (  .+  ,  F
) `  N )  e.  C ) ) )
2322imbi2d 309 . . . 4  |-  ( x  =  N  ->  (
( ph  ->  ( x  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  x
)  e.  C ) )  <->  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  N )  e.  C
) ) ) )
24 seqcl2.1 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( F `  M
)  e.  C )
25 seq1 11341 . . . . . . 7  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  M
)  =  ( F `
 M ) )
2625eleq1d 2504 . . . . . 6  |-  ( M  e.  ZZ  ->  (
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  M )  e.  C  <->  ( F `  M )  e.  C ) )
2724, 26syl5ibr 214 . . . . 5  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( ph  ->  (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  M )  e.  C ) )
2827a1dd 45 . . . 4  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( ph  ->  ( M  e.  ( M ... N
)  ->  (  seq  M (  .+  ,  F
) `  M )  e.  C ) ) )
29 peano2fzr 11074 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  (
n  +  1 )  e.  ( M ... N ) )  ->  n  e.  ( M ... N ) )
3029adantl 454 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  n  e.  ( M ... N ) )
3130expr 600 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  n  e.  ( M ... N
) ) )
3231imim1d 72 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  e.  ( M ... N )  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  n )  e.  C
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  n
)  e.  C ) ) )
33 eluzp1p1 10516 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( n  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  1 ) ) )
3433ad2antrl 710 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( n  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  1 ) ) )
35 elfzuz3 11061 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1 ) ) )
3635ad2antll 711 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1 ) ) )
37 elfzuzb 11058 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  +  1 )  e.  ( ( M  +  1 ) ... N )  <->  ( (
n  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  1 ) )  /\  N  e.  ( ZZ>= `  ( n  +  1 ) ) ) )
3834, 36, 37sylanbrc 647 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( n  +  1 )  e.  ( ( M  + 
1 ) ... N
) )
39 seqcl2.4 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  ( ( M  + 
1 ) ... N
) )  ->  ( F `  x )  e.  D )
4039ralrimiva 2791 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  A. x  e.  ( ( M  +  1 ) ... N ) ( F `  x
)  e.  D )
4140adantr 453 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  A. x  e.  ( ( M  + 
1 ) ... N
) ( F `  x )  e.  D
)
42 fveq2 5731 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  ( F `  x )  =  ( F `  ( n  +  1
) ) )
4342eleq1d 2504 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  ( n  + 
1 )  ->  (
( F `  x
)  e.  D  <->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  D
) )
4443rspcv 3050 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  +  1 )  e.  ( ( M  +  1 ) ... N )  ->  ( A. x  e.  (
( M  +  1 ) ... N ) ( F `  x
)  e.  D  -> 
( F `  (
n  +  1 ) )  e.  D ) )
4538, 41, 44sylc 59 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  D
)
46 seqcl2.2 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  C  /\  y  e.  D ) )  -> 
( x  .+  y
)  e.  C )
4746caovclg 6242 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( (  seq  M (  .+  ,  F ) `  n
)  e.  C  /\  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  D ) )  ->  ( (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  n
)  .+  ( F `  ( n  +  1 ) ) )  e.  C )
4847ex 425 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  n
)  e.  C  /\  ( F `  ( n  +  1 ) )  e.  D )  -> 
( (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  n )  .+  ( F `  (
n  +  1 ) ) )  e.  C
) )
4948adantr 453 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( (
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  n )  e.  C  /\  ( F `  (
n  +  1 ) )  e.  D )  ->  ( (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  n
)  .+  ( F `  ( n  +  1 ) ) )  e.  C ) )
5045, 49mpan2d 657 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( (  seq  M (  .+  ,  F ) `  n
)  e.  C  -> 
( (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  n )  .+  ( F `  (
n  +  1 ) ) )  e.  C
) )
51 seqp1 11343 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  (  seq  M (  .+  ,  F
) `  ( n  +  1 ) )  =  ( (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  n
)  .+  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
5251ad2antrl 710 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F
) `  ( n  +  1 ) )  =  ( (  seq 
M (  .+  ,  F ) `  n
)  .+  ( F `  ( n  +  1 ) ) ) )
5352eleq1d 2504 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( (  seq  M (  .+  ,  F ) `  (
n  +  1 ) )  e.  C  <->  ( (  seq  M (  .+  ,  F ) `  n
)  .+  ( F `  ( n  +  1 ) ) )  e.  C ) )
5450, 53sylibrd 227 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( n  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  ( n  +  1 )  e.  ( M ... N ) ) )  ->  ( (  seq  M (  .+  ,  F ) `  n
)  e.  C  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  ( n  +  1
) )  e.  C
) )
5554expr 600 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  (
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  n )  e.  C  ->  (  seq  M ( 
.+  ,  F ) `
 ( n  + 
1 ) )  e.  C ) ) )
5655a2d 25 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  n )  e.  C
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  (
n  +  1 ) )  e.  C ) ) )
5732, 56syld 43 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( ZZ>= `  M )
)  ->  ( (
n  e.  ( M ... N )  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  n )  e.  C
)  ->  ( (
n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  (
n  +  1 ) )  e.  C ) ) )
5857expcom 426 . . . . 5  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ph  ->  ( ( n  e.  ( M ... N
)  ->  (  seq  M (  .+  ,  F
) `  n )  e.  C )  ->  (
( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  -> 
(  seq  M (  .+  ,  F ) `  ( n  +  1
) )  e.  C
) ) ) )
5958a2d 25 . . . 4  |-  ( n  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ( ph  ->  ( n  e.  ( M ... N
)  ->  (  seq  M (  .+  ,  F
) `  n )  e.  C ) )  -> 
( ph  ->  ( ( n  +  1 )  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M (  .+  ,  F ) `  (
n  +  1 ) )  e.  C ) ) ) )
608, 13, 18, 23, 28, 59uzind4 10539 . . 3  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  N )  e.  C ) ) )
611, 60mpcom 35 . 2  |-  ( ph  ->  ( N  e.  ( M ... N )  ->  (  seq  M
(  .+  ,  F
) `  N )  e.  C ) )
623, 61mpd 15 1  |-  ( ph  ->  (  seq  M ( 
.+  ,  F ) `
 N )  e.  C )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 360    = wceq 1653    e. wcel 1726   A.wral 2707   ` cfv 5457  (class class class)co 6084   1c1 8996    + caddc 8998   ZZcz 10287   ZZ>=cuz 10493   ...cfz 11048    seq cseq 11328
This theorem is referenced by:  seqf2  11347  seqcl  11348  seqz  11376
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2419  ax-sep 4333  ax-nul 4341  ax-pow 4380  ax-pr 4406  ax-un 4704  ax-cnex 9051  ax-resscn 9052  ax-1cn 9053  ax-icn 9054  ax-addcl 9055  ax-addrcl 9056  ax-mulcl 9057  ax-mulrcl 9058  ax-mulcom 9059  ax-addass 9060  ax-mulass 9061  ax-distr 9062  ax-i2m1 9063  ax-1ne0 9064  ax-1rid 9065  ax-rnegex 9066  ax-rrecex 9067  ax-cnre 9068  ax-pre-lttri 9069  ax-pre-lttrn 9070  ax-pre-ltadd 9071  ax-pre-mulgt0 9072
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-nel 2604  df-ral 2712  df-rex 2713  df-reu 2714  df-rab 2716  df-v 2960  df-sbc 3164  df-csb 3254  df-dif 3325  df-un 3327  df-in 3329  df-ss 3336  df-pss 3338  df-nul 3631  df-if 3742  df-pw 3803  df-sn 3822  df-pr 3823  df-tp 3824  df-op 3825  df-uni 4018  df-iun 4097  df-br 4216  df-opab 4270  df-mpt 4271  df-tr 4306  df-eprel 4497  df-id 4501  df-po 4506  df-so 4507  df-fr 4544  df-we 4546  df-ord 4587  df-on 4588  df-lim 4589  df-suc 4590  df-om 4849  df-xp 4887  df-rel 4888  df-cnv 4889  df-co 4890  df-dm 4891  df-rn 4892  df-res 4893  df-ima 4894  df-iota 5421  df-fun 5459  df-fn 5460  df-f 5461  df-f1 5462  df-fo 5463  df-f1o 5464  df-fv 5465  df-ov 6087  df-oprab 6088  df-mpt2 6089  df-1st 6352  df-2nd 6353  df-riota 6552  df-recs 6636  df-rdg 6671  df-er 6908  df-en 7113  df-dom 7114  df-sdom 7115  df-pnf 9127  df-mnf 9128  df-xr 9129  df-ltxr 9130  df-le 9131  df-sub 9298  df-neg 9299  df-nn 10006  df-n0 10227  df-z 10288  df-uz 10494  df-fz 11049  df-seq 11329
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