Users' Mathboxes Mathbox for Richard Penner < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  relexp0a Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem relexp0a 44716
Description: Absorption law for zeroth power of a relation. (Contributed by RP, 17-Jun-2020.)
Assertion
Ref Expression
relexp0a ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))

Proof of Theorem relexp0a
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elnn0 12608 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ0 ↔ (𝑁 ∈ ℕ ∨ 𝑁 = 0))
2 oveq2 7428 . . . . . . . 8 (𝑥 = 1 → (𝐴↑𝑟𝑥) = (𝐴↑𝑟1))
32oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑥 = 1 → ((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) = ((𝐴↑𝑟1)↑𝑟0))
43sseq1d 3939 . . . . . 6 (𝑥 = 1 → (((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0) ↔ ((𝐴↑𝑟1)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)))
54imbi2d 343 . . . . 5 (𝑥 = 1 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟1)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))))
6 oveq2 7428 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → (𝐴↑𝑟𝑥) = (𝐴↑𝑟𝑦))
76oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) = ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0))
87sseq1d 3939 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0) ↔ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)))
98imbi2d 343 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))))
10 oveq2 7428 . . . . . . . 8 (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝐴↑𝑟𝑥) = (𝐴↑𝑟(𝑦 + 1)))
1110oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) = ((𝐴↑𝑟(𝑦 + 1))↑𝑟0))
1211sseq1d 3939 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑦 + 1) → (((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0) ↔ ((𝐴↑𝑟(𝑦 + 1))↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)))
1312imbi2d 343 . . . . 5 (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟(𝑦 + 1))↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))))
14 oveq2 7428 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑁 → (𝐴↑𝑟𝑥) = (𝐴↑𝑟𝑁))
1514oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑁 → ((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) = ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0))
1615sseq1d 3939 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → (((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0) ↔ ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)))
1716imbi2d 343 . . . . 5 (𝑥 = 𝑁 → ((𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑥)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) ↔ (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))))
18 relexp1g 15179 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ 𝑉 → (𝐴↑𝑟1) = 𝐴)
1918oveq1d 7435 . . . . . 6 (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟1)↑𝑟0) = (𝐴↑𝑟0))
20 ssid 3930 . . . . . 6 (𝐴↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)
2119, 20eqsstrdi 3952 . . . . 5 (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟1)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
22 simp2 1155 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → 𝐴 ∈ 𝑉)
23 simp1 1154 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → 𝑦 ∈ ℕ)
24 relexpsucnnr 15178 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → (𝐴↑𝑟(𝑦 + 1)) = ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴))
2524oveq1d 7435 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ℕ) → ((𝐴↑𝑟(𝑦 + 1))↑𝑟0) = (((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)↑𝑟0))
2622, 23, 25syl2anc 596 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → ((𝐴↑𝑟(𝑦 + 1))↑𝑟0) = (((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)↑𝑟0))
27 ovex 7453 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴↑𝑟𝑦) ∈ V
28 coexg 7941 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴↑𝑟𝑦) ∈ V ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) → ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∈ V)
2927, 28mpan 703 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∈ V)
30 relexp0g 15175 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∈ V → (((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ (dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∪ ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴))))
3129, 30syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∈ 𝑉 → (((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)↑𝑟0) = ( I ↾ (dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∪ ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴))))
32 dmcoss 5956 . . . . . . . . . . . . 13 dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ⊆ dom 𝐴
33 rncoss 5958 . . . . . . . . . . . . 13 ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ⊆ ran (𝐴↑𝑟𝑦)
34 unss12 4186 . . . . . . . . . . . . 13 ((dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ⊆ dom 𝐴 ∧ ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ⊆ ran (𝐴↑𝑟𝑦)) → (dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∪ ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)) ⊆ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦)))
3532, 33, 34mp2an 705 . . . . . . . . . . . 12 (dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∪ ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)) ⊆ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))
36 ssres2 5994 . . . . . . . . . . . 12 ((dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∪ ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)) ⊆ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦)) → ( I ↾ (dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∪ ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴))) ⊆ ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))))
3735, 36ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ( I ↾ (dom ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴) ∪ ran ((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴))) ⊆ ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦)))
3831, 37eqsstrdi 3952 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ 𝑉 → (((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)↑𝑟0) ⊆ ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))))
3922, 38syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → (((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)↑𝑟0) ⊆ ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))))
40 resundi 5983 . . . . . . . . . . 11 ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))) = (( I ↾ dom 𝐴) ∪ ( I ↾ ran (𝐴↑𝑟𝑦)))
41 ssun1 4176 . . . . . . . . . . . . . . 15 dom 𝐴 ⊆ (dom 𝐴 ∪ ran 𝐴)
42 ssres2 5994 . . . . . . . . . . . . . . 15 (dom 𝐴 ⊆ (dom 𝐴 ∪ ran 𝐴) → ( I ↾ dom 𝐴) ⊆ ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran 𝐴)))
4341, 42ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 ( I ↾ dom 𝐴) ⊆ ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran 𝐴))
44 relexp0g 15175 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ∈ 𝑉 → (𝐴↑𝑟0) = ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran 𝐴)))
4543, 44sseqtrrid 3951 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ∈ 𝑉 → ( I ↾ dom 𝐴) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
4645adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → ( I ↾ dom 𝐴) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
47 ssun2 4177 . . . . . . . . . . . . . . 15 ran (𝐴↑𝑟𝑦) ⊆ (dom (𝐴↑𝑟𝑦) ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))
48 ssres2 5994 . . . . . . . . . . . . . . 15 (ran (𝐴↑𝑟𝑦) ⊆ (dom (𝐴↑𝑟𝑦) ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦)) → ( I ↾ ran (𝐴↑𝑟𝑦)) ⊆ ( I ↾ (dom (𝐴↑𝑟𝑦) ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))))
4947, 48ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 ( I ↾ ran (𝐴↑𝑟𝑦)) ⊆ ( I ↾ (dom (𝐴↑𝑟𝑦) ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦)))
50 relexp0g 15175 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐴↑𝑟𝑦) ∈ V → ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) = ( I ↾ (dom (𝐴↑𝑟𝑦) ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))))
5127, 50ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) = ( I ↾ (dom (𝐴↑𝑟𝑦) ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦)))
5249, 51sseqtrri 3957 . . . . . . . . . . . . 13 ( I ↾ ran (𝐴↑𝑟𝑦)) ⊆ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0)
53 simpr 490 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
5452, 53sstrid 3919 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → ( I ↾ ran (𝐴↑𝑟𝑦)) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
5546, 54unssd 4190 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → (( I ↾ dom 𝐴) ∪ ( I ↾ ran (𝐴↑𝑟𝑦))) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
5640, 55eqsstrid 3946 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
57563adant1 1148 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → ( I ↾ (dom 𝐴 ∪ ran (𝐴↑𝑟𝑦))) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
5839, 57sstrd 3918 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → (((𝐴↑𝑟𝑦) ∘ 𝐴)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
5926, 58eqsstrd 3942 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ 𝑉 ∧ ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → ((𝐴↑𝑟(𝑦 + 1))↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
60593exp 1137 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ℕ → (𝐴 ∈ 𝑉 → (((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0) → ((𝐴↑𝑟(𝑦 + 1))↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))))
6160a2d 30 . . . . 5 (𝑦 ∈ ℕ → ((𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑦)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)) → (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟(𝑦 + 1))↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))))
625, 9, 13, 17, 21, 61nnind 12353 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ → (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)))
63 oveq2 7428 . . . . . . . 8 (𝑁 = 0 → (𝐴↑𝑟𝑁) = (𝐴↑𝑟0))
6463oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑁 = 0 → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) = ((𝐴↑𝑟0)↑𝑟0))
65 relexp0idm 44715 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟0)↑𝑟0) = (𝐴↑𝑟0))
6664, 65sylan9eq 2815 . . . . . 6 ((𝑁 = 0 ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) = (𝐴↑𝑟0))
67 eqimss 3966 . . . . . 6 (((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) = (𝐴↑𝑟0) → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
6866, 67syl 18 . . . . 5 ((𝑁 = 0 ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
6968ex 418 . . . 4 (𝑁 = 0 → (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)))
7062, 69jaoi 871 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∨ 𝑁 = 0) → (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)))
711, 70sylbi 220 . 2 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝐴 ∈ 𝑉 → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0)))
7271impcom 413 1 ((𝐴 ∈ 𝑉 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝐴↑𝑟𝑁)↑𝑟0) ⊆ (𝐴↑𝑟0))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ∪ cun 4149   I cid 5544  dom cdm 5650  ran crn 5651   ↾ cres 5652   ∘ ccom 5654  (class class class)co 7420  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203  ℕcn 12335  ℕ0cn0 12606  ↑𝑟crelexp 15172
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 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277
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 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-nn 12336  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-seq 14145  df-relexp 15173
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator