Metamath Proof Explorer


Theorem bnj893

Description: Property of _trCl . Under certain conditions, the transitive closure of X in A by R is a set. (Contributed by Jonathan Ben-Naim, 3-Jun-2011) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion bnj893 ⊢ R FrSe A ∧ X ∈ A → trCl X A R ∈ V

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 biid ⊢ f ⁡ ∅ = pred X A R ↔ f ⁡ ∅ = pred X A R
2 biid ⊢ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ↔ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R
3 eqid ⊢ ω ∖ ∅ = ω ∖ ∅
4 eqid ⊢ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R = f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R
5 1 2 3 4 bnj882 ⊢ trCl X A R = ⋃ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i
6 vex ⊢ g ∈ V
7 fveq1 ⊢ f = g → f ⁡ ∅ = g ⁡ ∅
8 7 eqeq1d ⊢ f = g → f ⁡ ∅ = pred X A R ↔ g ⁡ ∅ = pred X A R
9 6 8 sbcie ⊢ [˙g / f]˙ f ⁡ ∅ = pred X A R ↔ g ⁡ ∅ = pred X A R
10 9 bicomi ⊢ g ⁡ ∅ = pred X A R ↔ [˙g / f]˙ f ⁡ ∅ = pred X A R
11 fveq1 ⊢ f = g → f ⁡ suc ⁡ i = g ⁡ suc ⁡ i
12 fveq1 ⊢ f = g → f ⁡ i = g ⁡ i
13 12 iuneq1d ⊢ f = g → ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
14 11 13 eqeq12d ⊢ f = g → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ↔ g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
15 14 imbi2d ⊢ f = g → suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ↔ suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
16 15 ralbidv ⊢ f = g → ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ↔ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
17 6 16 sbcie ⊢ [˙g / f]˙ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ↔ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
18 17 bicomi ⊢ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ↔ [˙g / f]˙ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R
19 4 10 18 bnj873 ⊢ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R = g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
20 19 eleq2i ⊢ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ↔ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
21 20 anbi1i ⊢ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ∧ w ∈ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i ↔ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ∧ w ∈ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i
22 21 rexbii2 ⊢ ∃ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R w ∈ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i ↔ ∃ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R w ∈ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i
23 22 abbii ⊢ w | ∃ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R w ∈ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i = w | ∃ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R w ∈ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i
24 df-iun ⊢ ⋃ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i = w | ∃ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R w ∈ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i
25 df-iun ⊢ ⋃ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i = w | ∃ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R w ∈ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i
26 23 24 25 3eqtr4i ⊢ ⋃ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i = ⋃ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i
27 biid ⊢ g ⁡ ∅ = pred X A R ↔ g ⁡ ∅ = pred X A R
28 biid ⊢ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ↔ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
29 eqid ⊢ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R = g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
30 biid ⊢ R FrSe A ∧ X ∈ A ∧ n ∈ ω ∖ ∅ ↔ R FrSe A ∧ X ∈ A ∧ n ∈ ω ∖ ∅
31 biid ⊢ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ↔ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
32 biid ⊢ [˙z / g]˙ g ⁡ ∅ = pred X A R ↔ [˙z / g]˙ g ⁡ ∅ = pred X A R
33 biid ⊢ [˙z / g]˙ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ↔ [˙z / g]˙ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
34 biid ⊢ [˙z / g]˙ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ↔ [˙z / g]˙ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R
35 biid ⊢ R FrSe A ∧ X ∈ A ↔ R FrSe A ∧ X ∈ A
36 27 28 3 29 30 31 32 33 34 35 bnj849 ⊢ R FrSe A ∧ X ∈ A → g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ∈ V
37 vex ⊢ f ∈ V
38 37 dmex ⊢ dom ⁡ f ∈ V
39 fvex ⊢ f ⁡ i ∈ V
40 38 39 iunex ⊢ ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i ∈ V
41 40 rgenw ⊢ ∀ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i ∈ V
42 iunexg ⊢ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ∈ V ∧ ∀ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i ∈ V → ⋃ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i ∈ V
43 36 41 42 sylancl ⊢ R FrSe A ∧ X ∈ A → ⋃ f ∈ g | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ g Fn n ∧ g ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → g ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ g ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i ∈ V
44 26 43 eqeltrid ⊢ R FrSe A ∧ X ∈ A → ⋃ f ∈ f | ∃ n ∈ ω ∖ ∅ f Fn n ∧ f ⁡ ∅ = pred X A R ∧ ∀ i ∈ ω suc ⁡ i ∈ n → f ⁡ suc ⁡ i = ⋃ y ∈ f ⁡ i pred y A R ⋃ i ∈ dom ⁡ f f ⁡ i ∈ V
45 5 44 eqeltrid ⊢ R FrSe A ∧ X ∈ A → trCl X A R ∈ V