MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ssttrcl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ssttrcl 9691
Description: If 𝑅 is a relation, then it is a subclass of its transitive closure. (Contributed by Scott Fenton, 17-Oct-2024.)
Assertion
Ref Expression
ssttrcl (Rel 𝑅𝑅 ⊆ t++𝑅)

Proof of Theorem ssttrcl
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑓 𝑛 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 1onn 8632 . . . . . 6 1o ∈ ω
2 1on 8472 . . . . . . 7 1o ∈ On
32onirri 6479 . . . . . 6 ¬ 1o ∈ 1o
4 eldif 3916 . . . . . 6 (1o ∈ (ω ∖ 1o) ↔ (1o ∈ ω ∧ ¬ 1o ∈ 1o))
51, 3, 4mpbir2an 724 . . . . 5 1o ∈ (ω ∖ 1o)
6 vex 3461 . . . . . . . 8 𝑥 ∈ V
7 vex 3461 . . . . . . . 8 𝑦 ∈ V
86, 7ifex 4540 . . . . . . 7 if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦) ∈ V
9 eqid 2765 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦))
108, 9fnmpti 6682 . . . . . 6 (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) Fn suc 1o
11 eqid 2765 . . . . . . 7 𝑥 = 𝑥
12 eqid 2765 . . . . . . 7 𝑦 = 𝑦
1311, 12pm3.2i 476 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑥𝑦 = 𝑦)
14 1oex 8469 . . . . . . . . 9 1o ∈ V
1514sucex 7811 . . . . . . . 8 suc 1o ∈ V
1615mptex 7228 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) ∈ V
17 fneq1 6630 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → (𝑓 Fn suc 1o ↔ (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) Fn suc 1o))
18 fveq1 6884 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → (𝑓‘∅) = ((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦))‘∅))
192onordi 6478 . . . . . . . . . . . . 13 Ord 1o
20 0elsuc 7837 . . . . . . . . . . . . 13 (Ord 1o → ∅ ∈ suc 1o)
2119, 20ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ∅ ∈ suc 1o
22 iftrue 4495 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = ∅ → if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦) = 𝑥)
2322, 9, 6fvmpt 6993 . . . . . . . . . . . 12 (∅ ∈ suc 1o → ((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦))‘∅) = 𝑥)
2421, 23ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦))‘∅) = 𝑥
2518, 24eqtrdi 2816 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → (𝑓‘∅) = 𝑥)
2625eqeq1d 2767 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → ((𝑓‘∅) = 𝑥𝑥 = 𝑥))
27 fveq1 6884 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → (𝑓‘1o) = ((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦))‘1o))
2814sucid 6449 . . . . . . . . . . . . 13 1o ∈ suc 1o
29 eqeq1 2769 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 = 1o → (𝑚 = ∅ ↔ 1o = ∅))
3029ifbid 4513 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = 1o → if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦) = if(1o = ∅, 𝑥, 𝑦))
31 1n0 8478 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1o ≠ ∅
3231neii 2962 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ¬ 1o = ∅
3332iffalsei 4499 . . . . . . . . . . . . . . 15 if(1o = ∅, 𝑥, 𝑦) = 𝑦
3433, 7eqeltri 2861 . . . . . . . . . . . . . 14 if(1o = ∅, 𝑥, 𝑦) ∈ V
3530, 9, 34fvmpt 6993 . . . . . . . . . . . . 13 (1o ∈ suc 1o → ((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦))‘1o) = if(1o = ∅, 𝑥, 𝑦))
3628, 35ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦))‘1o) = if(1o = ∅, 𝑥, 𝑦)
3736, 33eqtri 2788 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦))‘1o) = 𝑦
3827, 37eqtrdi 2816 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → (𝑓‘1o) = 𝑦)
3938eqeq1d 2767 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → ((𝑓‘1o) = 𝑦𝑦 = 𝑦))
4026, 39anbi12d 644 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → (((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓‘1o) = 𝑦) ↔ (𝑥 = 𝑥𝑦 = 𝑦)))
4125, 38breq12d 5124 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → ((𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o) ↔ 𝑥𝑅𝑦))
4217, 40, 413anbi123d 1464 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) → ((𝑓 Fn suc 1o ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓‘1o) = 𝑦) ∧ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o)) ↔ ((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) Fn suc 1o ∧ (𝑥 = 𝑥𝑦 = 𝑦) ∧ 𝑥𝑅𝑦)))
4316, 42spcev 3567 . . . . . 6 (((𝑚 ∈ suc 1o ↦ if(𝑚 = ∅, 𝑥, 𝑦)) Fn suc 1o ∧ (𝑥 = 𝑥𝑦 = 𝑦) ∧ 𝑥𝑅𝑦) → ∃𝑓(𝑓 Fn suc 1o ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓‘1o) = 𝑦) ∧ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o)))
4410, 13, 43mp3an12 1480 . . . . 5 (𝑥𝑅𝑦 → ∃𝑓(𝑓 Fn suc 1o ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓‘1o) = 𝑦) ∧ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o)))
45 suceq 6433 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 1o → suc 𝑛 = suc 1o)
4645fneq2d 6633 . . . . . . . 8 (𝑛 = 1o → (𝑓 Fn suc 𝑛𝑓 Fn suc 1o))
47 fveqeq2 6894 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 1o → ((𝑓𝑛) = 𝑦 ↔ (𝑓‘1o) = 𝑦))
4847anbi2d 642 . . . . . . . 8 (𝑛 = 1o → (((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓𝑛) = 𝑦) ↔ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓‘1o) = 𝑦)))
49 raleq 3322 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 1o → (∀𝑚𝑛 (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚) ↔ ∀𝑚 ∈ 1o (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚)))
50 df1o2 8466 . . . . . . . . . . 11 1o = {∅}
5150raleqi 3323 . . . . . . . . . 10 (∀𝑚 ∈ 1o (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚) ↔ ∀𝑚 ∈ {∅} (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚))
52 0ex 5272 . . . . . . . . . . 11 ∅ ∈ V
53 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = ∅ → (𝑓𝑚) = (𝑓‘∅))
54 suceq 6433 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = ∅ → suc 𝑚 = suc ∅)
55 df-1o 8459 . . . . . . . . . . . . . 14 1o = suc ∅
5654, 55eqtr4di 2818 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = ∅ → suc 𝑚 = 1o)
5756fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = ∅ → (𝑓‘suc 𝑚) = (𝑓‘1o))
5853, 57breq12d 5124 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = ∅ → ((𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚) ↔ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o)))
5952, 58ralsn 4649 . . . . . . . . . 10 (∀𝑚 ∈ {∅} (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚) ↔ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o))
6051, 59bitri 278 . . . . . . . . 9 (∀𝑚 ∈ 1o (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚) ↔ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o))
6149, 60bitrdi 290 . . . . . . . 8 (𝑛 = 1o → (∀𝑚𝑛 (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚) ↔ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o)))
6246, 48, 613anbi123d 1464 . . . . . . 7 (𝑛 = 1o → ((𝑓 Fn suc 𝑛 ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓𝑛) = 𝑦) ∧ ∀𝑚𝑛 (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚)) ↔ (𝑓 Fn suc 1o ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓‘1o) = 𝑦) ∧ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o))))
6362exbidv 1954 . . . . . 6 (𝑛 = 1o → (∃𝑓(𝑓 Fn suc 𝑛 ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓𝑛) = 𝑦) ∧ ∀𝑚𝑛 (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚)) ↔ ∃𝑓(𝑓 Fn suc 1o ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓‘1o) = 𝑦) ∧ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o))))
6463rspcev 3583 . . . . 5 ((1o ∈ (ω ∖ 1o) ∧ ∃𝑓(𝑓 Fn suc 1o ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓‘1o) = 𝑦) ∧ (𝑓‘∅)𝑅(𝑓‘1o))) → ∃𝑛 ∈ (ω ∖ 1o)∃𝑓(𝑓 Fn suc 𝑛 ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓𝑛) = 𝑦) ∧ ∀𝑚𝑛 (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚)))
655, 44, 64sylancr 599 . . . 4 (𝑥𝑅𝑦 → ∃𝑛 ∈ (ω ∖ 1o)∃𝑓(𝑓 Fn suc 𝑛 ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓𝑛) = 𝑦) ∧ ∀𝑚𝑛 (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚)))
66 df-br 5112 . . . 4 (𝑥𝑅𝑦 ↔ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝑅)
67 brttrcl 9689 . . . . 5 (𝑥t++𝑅𝑦 ↔ ∃𝑛 ∈ (ω ∖ 1o)∃𝑓(𝑓 Fn suc 𝑛 ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓𝑛) = 𝑦) ∧ ∀𝑚𝑛 (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚)))
68 df-br 5112 . . . . 5 (𝑥t++𝑅𝑦 ↔ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ t++𝑅)
6967, 68bitr3i 280 . . . 4 (∃𝑛 ∈ (ω ∖ 1o)∃𝑓(𝑓 Fn suc 𝑛 ∧ ((𝑓‘∅) = 𝑥 ∧ (𝑓𝑛) = 𝑦) ∧ ∀𝑚𝑛 (𝑓𝑚)𝑅(𝑓‘suc 𝑚)) ↔ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ t++𝑅)
7065, 66, 693imtr3i 294 . . 3 (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝑅 → ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ t++𝑅)
7170gen2 1829 . 2 𝑥𝑦(⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝑅 → ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ t++𝑅)
72 ssrel 5771 . 2 (Rel 𝑅 → (𝑅 ⊆ t++𝑅 ↔ ∀𝑥𝑦(⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝑅 → ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ t++𝑅)))
7371, 72mpbiri 261 1 (Rel 𝑅𝑅 ⊆ t++𝑅)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3  wi 4  wa 401  w3a 1103  wal 1568   = wceq 1570  wex 1812  wcel 2146  wral 3081  wrex 3091  Vcvv 3457  cdif 3903  wss 3906  c0 4286  ifcif 4489  {csn 4591  cop 4597   class class class wbr 5111  cmpt 5194  Rel wrel 5668  Ord word 6363  suc csuc 6366   Fn wfn 6535  cfv 6540  ωcom 7868  1oc1o 8452  t++cttrcl 9683
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pr 5406  ax-un 7742
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 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-ral 3082  df-rex 3092  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-om 7869  df-1o 8459  df-ttrcl 9684
This theorem is used by:  ttrclco  9694  cottrcl  9695  dmttrcl  9697  rnttrcl  9698  dfttrcl2  9700  frmin  9728  frrlem16  9737  frr1  9738
  Copyright terms: Public domain W3C validator