Theorem grur1cld 41850

Description: Grothendieck universes are closed under the cumulative hierarchy function. (Contributed by Rohan Ridenour, 8-Aug-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
grur1cld.1	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Univ)
grur1cld.2	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐺)

Assertion

Ref	Expression
grur1cld	⊢ (𝜑 → (𝑅1‘𝐴) ∈ 𝐺)

Proof of Theorem grur1cld

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		grur1cld.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐺)
2	1	adantr 481	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) → 𝐴 ∈ 𝐺)
3		eleq1 2826	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝑥 ∈ 𝐺 ↔ ∅ ∈ 𝐺))
4		fveq2 6774	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝑅1‘𝑥) = (𝑅1‘∅))
5	4	eleq1d 2823	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ∅ → ((𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺 ↔ (𝑅1‘∅) ∈ 𝐺))
6	3, 5	imbi12d 345	. . . 4 ⊢ (𝑥 = ∅ → ((𝑥 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺) ↔ (∅ ∈ 𝐺 → (𝑅1‘∅) ∈ 𝐺)))
7		eleq1 2826	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 ∈ 𝐺 ↔ 𝑦 ∈ 𝐺))
8		fveq2 6774	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑅1‘𝑥) = (𝑅1‘𝑦))
9	8	eleq1d 2823	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺 ↔ (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺))
10	7, 9	imbi12d 345	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺) ↔ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)))
11		eleq1 2826	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = suc 𝑦 → (𝑥 ∈ 𝐺 ↔ suc 𝑦 ∈ 𝐺))
12		fveq2 6774	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = suc 𝑦 → (𝑅1‘𝑥) = (𝑅1‘suc 𝑦))
13	12	eleq1d 2823	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = suc 𝑦 → ((𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺 ↔ (𝑅1‘suc 𝑦) ∈ 𝐺))
14	11, 13	imbi12d 345	. . . 4 ⊢ (𝑥 = suc 𝑦 → ((𝑥 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺) ↔ (suc 𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘suc 𝑦) ∈ 𝐺)))
15		eleq1 2826	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝑥 ∈ 𝐺 ↔ 𝐴 ∈ 𝐺))
16		fveq2 6774	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝑅1‘𝑥) = (𝑅1‘𝐴))
17	16	eleq1d 2823	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺 ↔ (𝑅1‘𝐴) ∈ 𝐺))
18	15, 17	imbi12d 345	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝑥 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺) ↔ (𝐴 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝐴) ∈ 𝐺)))
19		r10 9526	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅1‘∅) = ∅
20		grur1cld.1	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Univ)
21	20, 1	gru0eld 41847	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∅ ∈ 𝐺)
22	19, 21	eqeltrid 2843	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑅1‘∅) ∈ 𝐺)
23	22	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) → (𝑅1‘∅) ∈ 𝐺)
24	23	a1d 25	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) → (∅ ∈ 𝐺 → (𝑅1‘∅) ∈ 𝐺))
25		simpl1 1190	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → (𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On))
26		simpl2 1191	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → 𝑦 ∈ On)
27	20	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) → 𝐺 ∈ Univ)
28	25, 27	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → 𝐺 ∈ Univ)
29		simpr 485	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → suc 𝑦 ∈ 𝐺)
30		sssucid 6343	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑦 ⊆ suc 𝑦
31	30	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → 𝑦 ⊆ suc 𝑦)
32		gruss 10552	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ Univ ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺 ∧ 𝑦 ⊆ suc 𝑦) → 𝑦 ∈ 𝐺)
33	28, 29, 31, 32	syl3anc 1370	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → 𝑦 ∈ 𝐺)
34		simpl3 1192	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺))
35	33, 34	mpd 15	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)
36		r1suc 9528	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ On → (𝑅1‘suc 𝑦) = 𝒫 (𝑅1‘𝑦))
37	36	3ad2ant2 1133	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺) → (𝑅1‘suc 𝑦) = 𝒫 (𝑅1‘𝑦))
38	27	3ad2ant1 1132	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺) → 𝐺 ∈ Univ)
39		simp3 1137	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺) → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)
40		grupw 10551	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ Univ ∧ (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺) → 𝒫 (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)
41	38, 39, 40	syl2anc 584	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺) → 𝒫 (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)
42	37, 41	eqeltrd 2839	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺) → (𝑅1‘suc 𝑦) ∈ 𝐺)
43	25, 26, 35, 42	syl3anc 1370	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ suc 𝑦 ∈ 𝐺) → (𝑅1‘suc 𝑦) ∈ 𝐺)
44	43	ex 413	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ 𝑦 ∈ On ∧ (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) → (suc 𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘suc 𝑦) ∈ 𝐺))
45		simpr 485	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → 𝑥 ∈ 𝐺)
46		simpl2 1191	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → Lim 𝑥)
47		r1lim 9530	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐺 ∧ Lim 𝑥) → (𝑅1‘𝑥) = ∪ 𝑦 ∈ 𝑥 (𝑅1‘𝑦))
48	45, 46, 47	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → (𝑅1‘𝑥) = ∪ 𝑦 ∈ 𝑥 (𝑅1‘𝑦))
49		simpl1 1190	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → (𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On))
50	49, 27	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → 𝐺 ∈ Univ)
51		simpl3 1192	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺))
52		simpl1l 1223	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → 𝜑)
53		simpl1 1190	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → 𝜑)
54	53, 20	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → 𝐺 ∈ Univ)
55		simpl3 1192	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → 𝑥 ∈ 𝐺)
56		simpl2 1191	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → Lim 𝑥)
57		limord 6325	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Lim 𝑥 → Ord 𝑥)
58	56, 57	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → Ord 𝑥)
59		simpr 485	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → 𝑦 ∈ 𝑥)
60		ordelss 6282	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((Ord 𝑥 ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → 𝑦 ⊆ 𝑥)
61	58, 59, 60	syl2anc 584	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → 𝑦 ⊆ 𝑥)
62		gruss 10552	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Univ ∧ 𝑥 ∈ 𝐺 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → 𝑦 ∈ 𝐺)
63	54, 55, 61, 62	syl3anc 1370	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) ∧ 𝑦 ∈ 𝑥) → 𝑦 ∈ 𝐺)
64	63	ralrimiva 3103	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ Lim 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐺)
65	52, 46, 45, 64	syl3anc 1370	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → ∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐺)
66		ralim 3083	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺) → (∀𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ∈ 𝐺 → ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺))
67	51, 65, 66	sylc 65	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)
68		gruiun 10555	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Univ ∧ 𝑥 ∈ 𝐺 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺) → ∪ 𝑦 ∈ 𝑥 (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)
69	50, 45, 67, 68	syl3anc 1370	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → ∪ 𝑦 ∈ 𝑥 (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)
70	48, 69	eqeltrd 2839	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐺) → (𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺)
71	70	ex 413	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) ∧ Lim 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑦 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑦) ∈ 𝐺)) → (𝑥 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝑥) ∈ 𝐺))
72		simpr 485	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) → 𝐴 ∈ On)
73	6, 10, 14, 18, 24, 44, 71, 72	tfindsd 41823	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) → (𝐴 ∈ 𝐺 → (𝑅1‘𝐴) ∈ 𝐺))
74	2, 73	mpd 15	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ On) → (𝑅1‘𝐴) ∈ 𝐺)
75		r1fnon 9525	. . . . . . 7 ⊢ 𝑅1 Fn On
76	75	fndmi 6537	. . . . . 6 ⊢ dom 𝑅1 = On
77	76	eleq2i 2830	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ dom 𝑅1 ↔ 𝐴 ∈ On)
78		ndmfv 6804	. . . . 5 ⊢ (¬ 𝐴 ∈ dom 𝑅1 → (𝑅1‘𝐴) = ∅)
79	77, 78	sylnbir 331	. . . 4 ⊢ (¬ 𝐴 ∈ On → (𝑅1‘𝐴) = ∅)
80	79	adantl 482	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 ∈ On) → (𝑅1‘𝐴) = ∅)
81	21	adantr 481	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 ∈ On) → ∅ ∈ 𝐺)
82	80, 81	eqeltrd 2839	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝐴 ∈ On) → (𝑅1‘𝐴) ∈ 𝐺)
83	74, 82	pm2.61dan 810	1 ⊢ (𝜑 → (𝑅1‘𝐴) ∈ 𝐺)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  ∀wral 3064   ⊆ wss 3887  ∅c0 4256  𝒫 cpw 4533  ∪ ciun 4924  dom cdm 5589  Ord word 6265  Oncon0 6266  Lim wlim 6267  suc csuc 6268  ‘cfv 6433  𝑅₁cr1 9520  Univcgru 10546

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-map 8617  df-r1 9522  df-gru 10547

This theorem is referenced by:  grurankrcld  41852