Users' Mathboxes Mathbox for Richard Penner < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  corcltrcl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem corcltrcl 45000
Description: The composition of the reflexive and transitive closures is the reflexive-transitive closure. (Contributed by RP, 17-Jun-2020.)
Assertion
Ref Expression
corcltrcl (r* ∘ t+) = t*

Proof of Theorem corcltrcl
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 𝑖 𝑗 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dfrcl4 44937 . 2 r* = (𝑎 ∈ V ↦ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑎↑𝑟𝑖))
2 dftrcl3 44981 . 2 t+ = (𝑏 ∈ V ↦ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑏↑𝑟𝑗))
3 dfrtrcl3 44994 . 2 t* = (𝑐 ∈ V ↦ ∪ 𝑘 ∈ ℕ0 (𝑐↑𝑟𝑘))
4 prex 5403 . 2 {0, 1} ∈ V
5 nnex 12381 . 2 ℕ ∈ V
6 df-n0 12647 . . 3 ℕ0 = (ℕ ∪ {0})
7 uncom 4160 . . 3 (ℕ ∪ {0}) = ({0} ∪ ℕ)
8 df-pr 4591 . . . . 5 {0, 1} = ({0} ∪ {1})
98uneq1i 4166 . . . 4 ({0, 1} ∪ ℕ) = (({0} ∪ {1}) ∪ ℕ)
10 unass 4173 . . . 4 (({0} ∪ {1}) ∪ ℕ) = ({0} ∪ ({1} ∪ ℕ))
11 1nn 12386 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ
12 snssi 4748 . . . . . . 7 (1 ∈ ℕ → {1} ⊆ ℕ)
1311, 12ax-mp 5 . . . . . 6 {1} ⊆ ℕ
14 ssequn1 4187 . . . . . 6 ({1} ⊆ ℕ ↔ ({1} ∪ ℕ) = ℕ)
1513, 14mpbi 233 . . . . 5 ({1} ∪ ℕ) = ℕ
1615uneq2i 4167 . . . 4 ({0} ∪ ({1} ∪ ℕ)) = ({0} ∪ ℕ)
179, 10, 163eqtrri 2791 . . 3 ({0} ∪ ℕ) = ({0, 1} ∪ ℕ)
186, 7, 173eqtri 2790 . 2 ℕ0 = ({0, 1} ∪ ℕ)
19 oveq2 7459 . . . 4 (𝑘 = 𝑖 → (𝑑↑𝑟𝑘) = (𝑑↑𝑟𝑖))
2019cbviunv 5002 . . 3 ∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) = ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑖)
21 ss2iun 4975 . . . 4 (∀𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑖) ⊆ (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) → ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑖) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
22 relexp1g 15222 . . . . . . . 8 (𝑑 ∈ V → (𝑑↑𝑟1) = 𝑑)
2322elv 3459 . . . . . . 7 (𝑑↑𝑟1) = 𝑑
24 oveq2 7459 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 1 → (𝑑↑𝑟𝑗) = (𝑑↑𝑟1))
2524ssiun2s 5012 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℕ → (𝑑↑𝑟1) ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗))
2611, 25ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝑑↑𝑟1) ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)
2723, 26eqsstrri 3960 . . . . . 6 𝑑 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)
2827a1i 11 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → 𝑑 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗))
29 ovex 7484 . . . . . . 7 (𝑑↑𝑟𝑗) ∈ V
305, 29iunex 8014 . . . . . 6 ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗) ∈ V
3130a1i 11 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗) ∈ V)
32 0nn0 12661 . . . . . . 7 0 ∈ ℕ0
33 1nn0 12662 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ0
34 prssi 4782 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℕ0 ∧ 1 ∈ ℕ0) → {0, 1} ⊆ ℕ0)
3532, 33, 34mp2an 705 . . . . . 6 {0, 1} ⊆ ℕ0
3635sseli 3909 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → 𝑖 ∈ ℕ0)
3728, 31, 36relexpss1d 44966 . . . 4 (𝑖 ∈ {0, 1} → (𝑑↑𝑟𝑖) ⊆ (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
3821, 37mprg 3086 . . 3 ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑖) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
3920, 38eqsstri 3959 . 2 ∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
40 oveq2 7459 . . . . 5 (𝑘 = 𝑗 → (𝑑↑𝑟𝑘) = (𝑑↑𝑟𝑗))
4140cbviunv 5002 . . . 4 ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘) = ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)
42 relexp1g 15222 . . . . 5 (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗) ∈ V → (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1) = ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗))
4330, 42ax-mp 5 . . . 4 (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1) = ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)
4441, 43eqtr4i 2789 . . 3 ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘) = (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1)
45 1elpr01 11343 . . . 4 1 ∈ {0, 1}
46 oveq2 7459 . . . . 5 (𝑖 = 1 → (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1))
4746ssiun2s 5012 . . . 4 (1 ∈ {0, 1} → (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
4845, 47ax-mp 5 . . 3 (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
4944, 48eqsstri 3959 . 2 ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
50 c0ex 11339 . . . . . 6 0 ∈ V
5150prid1 4725 . . . . 5 0 ∈ {0, 1}
52 oveq2 7459 . . . . . 6 (𝑘 = 0 → (𝑑↑𝑟𝑘) = (𝑑↑𝑟0))
5352ssiun2s 5012 . . . . 5 (0 ∈ {0, 1} → (𝑑↑𝑟0) ⊆ ∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘))
5451, 53ax-mp 5 . . . 4 (𝑑↑𝑟0) ⊆ ∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘)
55 ssid 3935 . . . 4 ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘) ⊆ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘)
56 unss12 4189 . . . 4 (((𝑑↑𝑟0) ⊆ ∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) ∧ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘) ⊆ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘)) → ((𝑑↑𝑟0) ∪ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘)) ⊆ (∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) ∪ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘)))
5754, 55, 56mp2an 705 . . 3 ((𝑑↑𝑟0) ∪ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘)) ⊆ (∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) ∪ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘))
58 iuneq1 4973 . . . . 5 ({0, 1} = ({0} ∪ {1}) → ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ∪ 𝑖 ∈ ({0} ∪ {1})(∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
598, 58ax-mp 5 . . . 4 ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ∪ 𝑖 ∈ ({0} ∪ {1})(∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
60 iunxun 5059 . . . 4 ∪ 𝑖 ∈ ({0} ∪ {1})(∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (∪ 𝑖 ∈ {0} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) ∪ ∪ 𝑖 ∈ {1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
61 oveq2 7459 . . . . . . 7 (𝑖 = 0 → (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟0))
6250, 61iunxsn 5056 . . . . . 6 ∪ 𝑖 ∈ {0} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟0)
63 vex 3458 . . . . . . 7 𝑑 ∈ V
64 nnssnn0 12649 . . . . . . 7 ℕ ⊆ ℕ0
65 inelcm 4421 . . . . . . . 8 ((1 ∈ {0, 1} ∧ 1 ∈ ℕ) → ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅)
6645, 11, 65mp2an 705 . . . . . . 7 ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅
67 iunrelexp0 44963 . . . . . . 7 ((𝑑 ∈ V ∧ ℕ ⊆ ℕ0 ∧ ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅) → (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟0) = (𝑑↑𝑟0))
6863, 64, 66, 67mp3an 1491 . . . . . 6 (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟0) = (𝑑↑𝑟0)
6962, 68eqtri 2786 . . . . 5 ∪ 𝑖 ∈ {0} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (𝑑↑𝑟0)
70 1ex 11342 . . . . . . 7 1 ∈ V
7170, 46iunxsn 5056 . . . . . 6 ∪ 𝑖 ∈ {1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1)
7243, 41eqtr4i 2789 . . . . . 6 (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1) = ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘)
7371, 72eqtri 2786 . . . . 5 ∪ 𝑖 ∈ {1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘)
7469, 73uneq12i 4168 . . . 4 (∪ 𝑖 ∈ {0} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) ∪ ∪ 𝑖 ∈ {1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)) = ((𝑑↑𝑟0) ∪ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘))
7559, 60, 743eqtri 2790 . . 3 ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ((𝑑↑𝑟0) ∪ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘))
76 iunxun 5059 . . 3 ∪ 𝑘 ∈ ({0, 1} ∪ ℕ)(𝑑↑𝑟𝑘) = (∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) ∪ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘))
7757, 75, 763sstr4i 3964 . 2 ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) ⊆ ∪ 𝑘 ∈ ({0, 1} ∪ ℕ)(𝑑↑𝑟𝑘)
781, 2, 3, 4, 5, 18, 39, 49, 77comptiunov2i 44967 1 (r* ∘ t+) = t*
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ∩ cin 4092   ∪ cun 4152  ∅c0 4281  {csn 4588  {cpr 4590  ∪ ciun 4956   ∘ ccom 5662  (class class class)co 7451  0cc0 11239  1c1 11240  ℕcn 12375  ℕ0cn0 12646  t+ctcl 15181  t*crtcl 15182  ↑𝑟crelexp 15215  r*crcl 44933
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-er 8755  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-2 12445  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-seq 14185  df-trcl 15183  df-rtrcl 15184  df-relexp 15216  df-rcl 44934
This theorem is used by:  cortrcltrcl  45001  corclrtrcl  45002
  Copyright terms: Public domain W3C validator