Theorem trclfvcom 41331

Description: The transitive closure of a relation commutes with the relation. (Contributed by RP, 18-Jul-2020.)

Assertion

Ref	Expression
trclfvcom	⊢ (𝑅 ∈ 𝑉 → ((t+‘𝑅) ∘ 𝑅) = (𝑅 ∘ (t+‘𝑅)))

Proof of Theorem trclfvcom

Dummy variables 𝑛 𝑟 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elex 3450	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ 𝑉 → 𝑅 ∈ V)
2		relexpsucnnr 14736	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑅↑𝑟(𝑛 + 1)) = ((𝑅↑𝑟𝑛) ∘ 𝑅))
3		relexpsucnnl 14741	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑅↑𝑟(𝑛 + 1)) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑛)))
4	2, 3	eqtr3d 2780	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝑅↑𝑟𝑛) ∘ 𝑅) = (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑛)))
5	4	iuneq2dv 4948	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ V → ∪ 𝑛 ∈ ℕ ((𝑅↑𝑟𝑛) ∘ 𝑅) = ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑛)))
6		oveq1 7282	. . . . . . 7 ⊢ (𝑟 = 𝑅 → (𝑟↑𝑟𝑛) = (𝑅↑𝑟𝑛))
7	6	iuneq2d 4953	. . . . . 6 ⊢ (𝑟 = 𝑅 → ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑟↑𝑟𝑛) = ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅↑𝑟𝑛))
8		dftrcl3 41328	. . . . . 6 ⊢ t+ = (𝑟 ∈ V ↦ ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑟↑𝑟𝑛))
9		nnex 11979	. . . . . . 7 ⊢ ℕ ∈ V
10		ovex 7308	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅↑𝑟𝑛) ∈ V
11	9, 10	iunex 7811	. . . . . 6 ⊢ ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅↑𝑟𝑛) ∈ V
12	7, 8, 11	fvmpt 6875	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ V → (t+‘𝑅) = ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅↑𝑟𝑛))
13	12	coeq1d 5770	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ V → ((t+‘𝑅) ∘ 𝑅) = (∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅↑𝑟𝑛) ∘ 𝑅))
14		coiun1 41260	. . . 4 ⊢ (∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅↑𝑟𝑛) ∘ 𝑅) = ∪ 𝑛 ∈ ℕ ((𝑅↑𝑟𝑛) ∘ 𝑅)
15	13, 14	eqtrdi 2794	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ V → ((t+‘𝑅) ∘ 𝑅) = ∪ 𝑛 ∈ ℕ ((𝑅↑𝑟𝑛) ∘ 𝑅))
16	12	coeq2d 5771	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ V → (𝑅 ∘ (t+‘𝑅)) = (𝑅 ∘ ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅↑𝑟𝑛)))
17		coiun 6160	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∘ ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅↑𝑟𝑛)) = ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑛))
18	16, 17	eqtrdi 2794	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ V → (𝑅 ∘ (t+‘𝑅)) = ∪ 𝑛 ∈ ℕ (𝑅 ∘ (𝑅↑𝑟𝑛)))
19	5, 15, 18	3eqtr4d 2788	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ V → ((t+‘𝑅) ∘ 𝑅) = (𝑅 ∘ (t+‘𝑅)))
20	1, 19	syl 17	1 ⊢ (𝑅 ∈ 𝑉 → ((t+‘𝑅) ∘ 𝑅) = (𝑅 ∘ (t+‘𝑅)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  Vcvv 3432  ∪ ciun 4924   ∘ ccom 5593  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  1c1 10872   + caddc 10874  ℕcn 11973  t+ctcl 14696  ↑_𝑟crelexp 14730

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  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

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-nel 3050  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-int 4880  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-riota 7232  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-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-2 12036  df-n0 12234  df-z 12320  df-uz 12583  df-seq 13722  df-trcl 14698  df-relexp 14731

This theorem is referenced by:  trclfvdecoml  41337