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 44879
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 44816 . 2 r* = (𝑎 ∈ V ↦ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑎↑𝑟𝑖))
2 dftrcl3 44860 . 2 t+ = (𝑏 ∈ V ↦ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑏↑𝑟𝑗))
3 dfrtrcl3 44873 . 2 t* = (𝑐 ∈ V ↦ ∪ 𝑘 ∈ ℕ0 (𝑐↑𝑟𝑘))
4 prex 5399 . 2 {0, 1} ∈ V
5 nnex 12351 . 2 ℕ ∈ V
6 df-n0 12617 . . 3 ℕ0 = (ℕ ∪ {0})
7 uncom 4159 . . 3 (ℕ ∪ {0}) = ({0} ∪ ℕ)
8 df-pr 4590 . . . . 5 {0, 1} = ({0} ∪ {1})
98uneq1i 4165 . . . 4 ({0, 1} ∪ ℕ) = (({0} ∪ {1}) ∪ ℕ)
10 unass 4172 . . . 4 (({0} ∪ {1}) ∪ ℕ) = ({0} ∪ ({1} ∪ ℕ))
11 1nn 12356 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ
12 snssi 4745 . . . . . . 7 (1 ∈ ℕ → {1} ⊆ ℕ)
1311, 12ax-mp 5 . . . . . 6 {1} ⊆ ℕ
14 ssequn1 4186 . . . . . 6 ({1} ⊆ ℕ ↔ ({1} ∪ ℕ) = ℕ)
1513, 14mpbi 233 . . . . 5 ({1} ∪ ℕ) = ℕ
1615uneq2i 4166 . . . 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 7435 . . . 4 (𝑘 = 𝑖 → (𝑑↑𝑟𝑘) = (𝑑↑𝑟𝑖))
2019cbviunv 4999 . . 3 ∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) = ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑖)
21 ss2iun 4972 . . . 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 15191 . . . . . . . 8 (𝑑 ∈ V → (𝑑↑𝑟1) = 𝑑)
2322elv 3458 . . . . . . 7 (𝑑↑𝑟1) = 𝑑
24 oveq2 7435 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 1 → (𝑑↑𝑟𝑗) = (𝑑↑𝑟1))
2524ssiun2s 5009 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℕ → (𝑑↑𝑟1) ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗))
2611, 25ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝑑↑𝑟1) ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)
2723, 26eqsstrri 3959 . . . . . 6 𝑑 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)
2827a1i 11 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → 𝑑 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗))
29 ovex 7460 . . . . . . 7 (𝑑↑𝑟𝑗) ∈ V
305, 29iunex 7987 . . . . . 6 ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗) ∈ V
3130a1i 11 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗) ∈ V)
32 0nn0 12631 . . . . . . 7 0 ∈ ℕ0
33 1nn0 12632 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ0
34 prssi 4779 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℕ0 ∧ 1 ∈ ℕ0) → {0, 1} ⊆ ℕ0)
3532, 33, 34mp2an 705 . . . . . 6 {0, 1} ⊆ ℕ0
3635sseli 3908 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → 𝑖 ∈ ℕ0)
3728, 31, 36relexpss1d 44845 . . . 4 (𝑖 ∈ {0, 1} → (𝑑↑𝑟𝑖) ⊆ (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
3821, 37mprg 3085 . . 3 ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑖) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
3920, 38eqsstri 3958 . 2 ∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
40 oveq2 7435 . . . . 5 (𝑘 = 𝑗 → (𝑑↑𝑟𝑘) = (𝑑↑𝑟𝑗))
4140cbviunv 4999 . . . 4 ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘) = ∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)
42 relexp1g 15191 . . . . 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 11314 . . . 4 1 ∈ {0, 1}
46 oveq2 7435 . . . . 5 (𝑖 = 1 → (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟1))
4746ssiun2s 5009 . . . 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 3958 . 2 ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘) ⊆ ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
50 c0ex 11310 . . . . . 6 0 ∈ V
5150prid1 4722 . . . . 5 0 ∈ {0, 1}
52 oveq2 7435 . . . . . 6 (𝑘 = 0 → (𝑑↑𝑟𝑘) = (𝑑↑𝑟0))
5352ssiun2s 5009 . . . . 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 3934 . . . 4 ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘) ⊆ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘)
56 unss12 4188 . . . 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 4970 . . . . 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 5056 . . . 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 7435 . . . . . . 7 (𝑖 = 0 → (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟0))
6250, 61iunxsn 5053 . . . . . 6 ∪ 𝑖 ∈ {0} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟0)
63 vex 3457 . . . . . . 7 𝑑 ∈ V
64 nnssnn0 12619 . . . . . . 7 ℕ ⊆ ℕ0
65 inelcm 4420 . . . . . . . 8 ((1 ∈ {0, 1} ∧ 1 ∈ ℕ) → ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅)
6645, 11, 65mp2an 705 . . . . . . 7 ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅
67 iunrelexp0 44842 . . . . . . 7 ((𝑑 ∈ V ∧ ℕ ⊆ ℕ0 ∧ ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅) → (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟0) = (𝑑↑𝑟0))
6863, 64, 66, 67mp3an 1490 . . . . . 6 (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟0) = (𝑑↑𝑟0)
6962, 68eqtri 2786 . . . . 5 ∪ 𝑖 ∈ {0} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (𝑑↑𝑟0)
70 1ex 11313 . . . . . . 7 1 ∈ V
7170, 46iunxsn 5053 . . . . . 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 4167 . . . 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 5056 . . 3 ∪ 𝑘 ∈ ({0, 1} ∪ ℕ)(𝑑↑𝑟𝑘) = (∪ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑↑𝑟𝑘) ∪ ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑘))
7757, 75, 763sstr4i 3963 . 2 ∪ 𝑖 ∈ {0, 1} (∪ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑↑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) ⊆ ∪ 𝑘 ∈ ({0, 1} ∪ ℕ)(𝑑↑𝑟𝑘)
781, 2, 3, 4, 5, 18, 39, 49, 77comptiunov2i 44846 1 (r* ∘ t+) = t*
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   = wceq 1569   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2958  Vcvv 3453   ⊆ wss 3899   ∩ cin 4091   ∪ cun 4151  ∅c0 4280  {csn 4587  {cpr 4589  ∪ ciun 4953   ∘ ccom 5658  (class class class)co 7427  0cc0 11210  1c1 11211  ℕcn 12345  ℕ0cn0 12616  t+ctcl 15150  t*crtcl 15151  ↑𝑟crelexp 15184  r*crcl 44812
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5262  ax-pow 5330  ax-pr 5394  ax-un 7758  ax-cnex 11266  ax-resscn 11267  ax-1cn 11268  ax-icn 11269  ax-addcl 11270  ax-addrcl 11271  ax-mulcl 11272  ax-mulrcl 11273  ax-mulcom 11274  ax-addass 11275  ax-mulass 11276  ax-distr 11277  ax-i2m1 11278  ax-1ne0 11279  ax-1rid 11280  ax-rnegex 11281  ax-rrecex 11282  ax-cnre 11283  ax-pre-lttri 11284  ax-pre-lttrn 11285  ax-pre-ltadd 11286  ax-pre-mulgt0 11287
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3455  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-ss 3900  df-pss 4016  df-dif 4049  df-in 4093  df-un 4153  df-nul 4281  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4838  df-uni 4870  df-int 4910  df-iun 4955  df-br 5106  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5549  df-eprel 5554  df-po 5562  df-so 5563  df-fr 5607  df-we 5609  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6310  df-ord 6371  df-on 6372  df-lim 6373  df-suc 6374  df-iota 6500  df-fun 6548  df-fn 6549  df-f 6550  df-f1 6551  df-fo 6552  df-f1o 6553  df-fv 6554  df-riota 7384  df-ov 7430  df-oprab 7431  df-mpo 7432  df-om 7885  df-2nd 8009  df-frecs 8310  df-wrecs 8341  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-er 8728  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-pnf 11355  df-mnf 11356  df-xr 11357  df-ltxr 11358  df-le 11359  df-sub 11553  df-neg 11554  df-nn 12346  df-2 12415  df-n0 12617  df-z 12704  df-uz 12976  df-seq 14155  df-trcl 15152  df-rtrcl 15153  df-relexp 15185  df-rcl 44813
This theorem is used by:  cortrcltrcl  44880  corclrtrcl  44881
  Copyright terms: Public domain W3C validator