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 43066
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 43003 . 2 r* = (𝑎 ∈ V ↦ 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑎𝑟𝑖))
2 dftrcl3 43047 . 2 t+ = (𝑏 ∈ V ↦ 𝑗 ∈ ℕ (𝑏𝑟𝑗))
3 dfrtrcl3 43060 . 2 t* = (𝑐 ∈ V ↦ 𝑘 ∈ ℕ0 (𝑐𝑟𝑘))
4 prex 5425 . 2 {0, 1} ∈ V
5 nnex 12222 . 2 ℕ ∈ V
6 df-n0 12477 . . 3 0 = (ℕ ∪ {0})
7 uncom 4148 . . 3 (ℕ ∪ {0}) = ({0} ∪ ℕ)
8 df-pr 4626 . . . . 5 {0, 1} = ({0} ∪ {1})
98uneq1i 4154 . . . 4 ({0, 1} ∪ ℕ) = (({0} ∪ {1}) ∪ ℕ)
10 unass 4161 . . . 4 (({0} ∪ {1}) ∪ ℕ) = ({0} ∪ ({1} ∪ ℕ))
11 1nn 12227 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ
12 snssi 4806 . . . . . . 7 (1 ∈ ℕ → {1} ⊆ ℕ)
1311, 12ax-mp 5 . . . . . 6 {1} ⊆ ℕ
14 ssequn1 4175 . . . . . 6 ({1} ⊆ ℕ ↔ ({1} ∪ ℕ) = ℕ)
1513, 14mpbi 229 . . . . 5 ({1} ∪ ℕ) = ℕ
1615uneq2i 4155 . . . 4 ({0} ∪ ({1} ∪ ℕ)) = ({0} ∪ ℕ)
179, 10, 163eqtrri 2759 . . 3 ({0} ∪ ℕ) = ({0, 1} ∪ ℕ)
186, 7, 173eqtri 2758 . 2 0 = ({0, 1} ∪ ℕ)
19 oveq2 7413 . . . 4 (𝑘 = 𝑖 → (𝑑𝑟𝑘) = (𝑑𝑟𝑖))
2019cbviunv 5036 . . 3 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑘) = 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑖)
21 ss2iun 5008 . . . 4 (∀𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑖) ⊆ ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) → 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑖) ⊆ 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
22 relexp1g 14979 . . . . . . . 8 (𝑑 ∈ V → (𝑑𝑟1) = 𝑑)
2322elv 3474 . . . . . . 7 (𝑑𝑟1) = 𝑑
24 oveq2 7413 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 1 → (𝑑𝑟𝑗) = (𝑑𝑟1))
2524ssiun2s 5044 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℕ → (𝑑𝑟1) ⊆ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗))
2611, 25ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝑑𝑟1) ⊆ 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)
2723, 26eqsstrri 4012 . . . . . 6 𝑑 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)
2827a1i 11 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → 𝑑 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗))
29 ovex 7438 . . . . . . 7 (𝑑𝑟𝑗) ∈ V
305, 29iunex 7954 . . . . . 6 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗) ∈ V
3130a1i 11 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗) ∈ V)
32 0nn0 12491 . . . . . . 7 0 ∈ ℕ0
33 1nn0 12492 . . . . . . 7 1 ∈ ℕ0
34 prssi 4819 . . . . . . 7 ((0 ∈ ℕ0 ∧ 1 ∈ ℕ0) → {0, 1} ⊆ ℕ0)
3532, 33, 34mp2an 689 . . . . . 6 {0, 1} ⊆ ℕ0
3635sseli 3973 . . . . 5 (𝑖 ∈ {0, 1} → 𝑖 ∈ ℕ0)
3728, 31, 36relexpss1d 43032 . . . 4 (𝑖 ∈ {0, 1} → (𝑑𝑟𝑖) ⊆ ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
3821, 37mprg 3061 . . 3 𝑖 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑖) ⊆ 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
3920, 38eqsstri 4011 . 2 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑘) ⊆ 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
40 oveq2 7413 . . . . 5 (𝑘 = 𝑗 → (𝑑𝑟𝑘) = (𝑑𝑟𝑗))
4140cbviunv 5036 . . . 4 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘) = 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)
42 relexp1g 14979 . . . . 5 ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗) ∈ V → ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟1) = 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗))
4330, 42ax-mp 5 . . . 4 ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟1) = 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)
4441, 43eqtr4i 2757 . . 3 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘) = ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟1)
45 1ex 11214 . . . . 5 1 ∈ V
4645prid2 4762 . . . 4 1 ∈ {0, 1}
47 oveq2 7413 . . . . 5 (𝑖 = 1 → ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟1))
4847ssiun2s 5044 . . . 4 (1 ∈ {0, 1} → ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟1) ⊆ 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
4946, 48ax-mp 5 . . 3 ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟1) ⊆ 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
5044, 49eqsstri 4011 . 2 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘) ⊆ 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
51 c0ex 11212 . . . . . 6 0 ∈ V
5251prid1 4761 . . . . 5 0 ∈ {0, 1}
53 oveq2 7413 . . . . . 6 (𝑘 = 0 → (𝑑𝑟𝑘) = (𝑑𝑟0))
5453ssiun2s 5044 . . . . 5 (0 ∈ {0, 1} → (𝑑𝑟0) ⊆ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑘))
5552, 54ax-mp 5 . . . 4 (𝑑𝑟0) ⊆ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑘)
56 ssid 3999 . . . 4 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘) ⊆ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘)
57 unss12 4177 . . . 4 (((𝑑𝑟0) ⊆ 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑘) ∧ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘) ⊆ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘)) → ((𝑑𝑟0) ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘)) ⊆ ( 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑘) ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘)))
5855, 56, 57mp2an 689 . . 3 ((𝑑𝑟0) ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘)) ⊆ ( 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑘) ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘))
59 iuneq1 5006 . . . . 5 ({0, 1} = ({0} ∪ {1}) → 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = 𝑖 ∈ ({0} ∪ {1})( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
608, 59ax-mp 5 . . . 4 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = 𝑖 ∈ ({0} ∪ {1})( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)
61 iunxun 5090 . . . 4 𝑖 ∈ ({0} ∪ {1})( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ( 𝑖 ∈ {0} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) ∪ 𝑖 ∈ {1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖))
62 oveq2 7413 . . . . . . 7 (𝑖 = 0 → ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟0))
6351, 62iunxsn 5087 . . . . . 6 𝑖 ∈ {0} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟0)
64 vex 3472 . . . . . . 7 𝑑 ∈ V
65 nnssnn0 12479 . . . . . . 7 ℕ ⊆ ℕ0
66 inelcm 4459 . . . . . . . 8 ((1 ∈ {0, 1} ∧ 1 ∈ ℕ) → ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅)
6746, 11, 66mp2an 689 . . . . . . 7 ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅
68 iunrelexp0 43029 . . . . . . 7 ((𝑑 ∈ V ∧ ℕ ⊆ ℕ0 ∧ ({0, 1} ∩ ℕ) ≠ ∅) → ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟0) = (𝑑𝑟0))
6964, 65, 67, 68mp3an 1457 . . . . . 6 ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟0) = (𝑑𝑟0)
7063, 69eqtri 2754 . . . . 5 𝑖 ∈ {0} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = (𝑑𝑟0)
7145, 47iunxsn 5087 . . . . . 6 𝑖 ∈ {1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟1)
7243, 41eqtr4i 2757 . . . . . 6 ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟1) = 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘)
7371, 72eqtri 2754 . . . . 5 𝑖 ∈ {1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘)
7470, 73uneq12i 4156 . . . 4 ( 𝑖 ∈ {0} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) ∪ 𝑖 ∈ {1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖)) = ((𝑑𝑟0) ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘))
7560, 61, 743eqtri 2758 . . 3 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) = ((𝑑𝑟0) ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘))
76 iunxun 5090 . . 3 𝑘 ∈ ({0, 1} ∪ ℕ)(𝑑𝑟𝑘) = ( 𝑘 ∈ {0, 1} (𝑑𝑟𝑘) ∪ 𝑘 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑘))
7758, 75, 763sstr4i 4020 . 2 𝑖 ∈ {0, 1} ( 𝑗 ∈ ℕ (𝑑𝑟𝑗)↑𝑟𝑖) ⊆ 𝑘 ∈ ({0, 1} ∪ ℕ)(𝑑𝑟𝑘)
781, 2, 3, 4, 5, 18, 39, 50, 77comptiunov2i 43033 1 (r* ∘ t+) = t*
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1533  wcel 2098  wne 2934  Vcvv 3468  cun 3941  cin 3942  wss 3943  c0 4317  {csn 4623  {cpr 4625   ciun 4990  ccom 5673  (class class class)co 7405  0cc0 11112  1c1 11113  cn 12216  0cn0 12476  t+ctcl 14938  t*crtcl 14939  𝑟crelexp 14972  r*crcl 42999
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-2nd 7975  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-er 8705  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-nn 12217  df-2 12279  df-n0 12477  df-z 12563  df-uz 12827  df-seq 13973  df-trcl 14940  df-rtrcl 14941  df-relexp 14973  df-rcl 43000
This theorem is referenced by:  cortrcltrcl  43067  corclrtrcl  43068
  Copyright terms: Public domain W3C validator