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Theorem trclrelexplem

Description: The union of relational powers to positive multiples of N is a subset to the transitive closure raised to the power of N . (Contributed by RP, 15-Jun-2020)

Ref Expression
Assertion trclrelexplem N k D r k r N j D r j r N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq2 x = 1 D r k r x = D r k r 1
2 1 iuneq2d x = 1 k D r k r x = k D r k r 1
3 oveq2 x = 1 j D r j r x = j D r j r 1
4 2 3 sseq12d x = 1 k D r k r x j D r j r x k D r k r 1 j D r j r 1
5 oveq2 x = y D r k r x = D r k r y
6 5 iuneq2d x = y k D r k r x = k D r k r y
7 oveq2 x = y j D r j r x = j D r j r y
8 6 7 sseq12d x = y k D r k r x j D r j r x k D r k r y j D r j r y
9 oveq2 x = y + 1 D r k r x = D r k r y + 1
10 9 iuneq2d x = y + 1 k D r k r x = k D r k r y + 1
11 oveq2 x = y + 1 j D r j r x = j D r j r y + 1
12 10 11 sseq12d x = y + 1 k D r k r x j D r j r x k D r k r y + 1 j D r j r y + 1
13 oveq2 x = N D r k r x = D r k r N
14 13 iuneq2d x = N k D r k r x = k D r k r N
15 oveq2 x = N j D r j r x = j D r j r N
16 14 15 sseq12d x = N k D r k r x j D r j r x k D r k r N j D r j r N
17 oveq2 k = l D r k = D r l
18 17 cbviunv k D r k = l D r l
19 oveq2 l = j D r l = D r j
20 19 cbviunv l D r l = j D r j
21 18 20 eqtri k D r k = j D r j
22 ovex D r k V
23 relexp1g D r k V D r k r 1 = D r k
24 22 23 mp1i k D r k r 1 = D r k
25 24 iuneq2i k D r k r 1 = k D r k
26 nnex V
27 ovex D r j V
28 26 27 iunex j D r j V
29 relexp1g j D r j V j D r j r 1 = j D r j
30 28 29 ax-mp j D r j r 1 = j D r j
31 21 25 30 3eqtr4i k D r k r 1 = j D r j r 1
32 31 eqimssi k D r k r 1 j D r j r 1
33 oveq2 k = m D r k = D r m
34 33 oveq1d k = m D r k r y = D r m r y
35 34 33 coeq12d k = m D r k r y D r k = D r m r y D r m
36 35 cbviunv k D r k r y D r k = m D r m r y D r m
37 ss2iun m D r m r y D r m k D r k r y D r m m D r m r y D r m m k D r k r y D r m
38 34 ssiun2s m D r m r y k D r k r y
39 coss1 D r m r y k D r k r y D r m r y D r m k D r k r y D r m
40 38 39 syl m D r m r y D r m k D r k r y D r m
41 37 40 mprg m D r m r y D r m m k D r k r y D r m
42 36 41 eqsstri k D r k r y D r k m k D r k r y D r m
43 coss1 k D r k r y j D r j r y k D r k r y D r m j D r j r y D r m
44 43 ralrimivw k D r k r y j D r j r y m k D r k r y D r m j D r j r y D r m
45 ss2iun m k D r k r y D r m j D r j r y D r m m k D r k r y D r m m j D r j r y D r m
46 44 45 syl k D r k r y j D r j r y m k D r k r y D r m m j D r j r y D r m
47 42 46 sstrid k D r k r y j D r j r y k D r k r y D r k m j D r j r y D r m
48 47 adantl y k D r k r y j D r j r y k D r k r y D r k m j D r j r y D r m
49 relexpsucnnr D r k V y D r k r y + 1 = D r k r y D r k
50 22 49 mpan y D r k r y + 1 = D r k r y D r k
51 50 iuneq2d y k D r k r y + 1 = k D r k r y D r k
52 51 adantr y k D r k r y j D r j r y k D r k r y + 1 = k D r k r y D r k
53 relexpsucnnr j D r j V y j D r j r y + 1 = j D r j r y j D r j
54 28 53 mpan y j D r j r y + 1 = j D r j r y j D r j
55 oveq2 j = m D r j = D r m
56 55 cbviunv j D r j = m D r m
57 56 coeq2i j D r j r y j D r j = j D r j r y m D r m
58 coiun j D r j r y m D r m = m j D r j r y D r m
59 57 58 eqtri j D r j r y j D r j = m j D r j r y D r m
60 54 59 eqtrdi y j D r j r y + 1 = m j D r j r y D r m
61 60 adantr y k D r k r y j D r j r y j D r j r y + 1 = m j D r j r y D r m
62 48 52 61 3sstr4d y k D r k r y j D r j r y k D r k r y + 1 j D r j r y + 1
63 62 ex y k D r k r y j D r j r y k D r k r y + 1 j D r j r y + 1
64 4 8 12 16 32 63 nnind N k D r k r N j D r j r N