Metamath Proof Explorer


Theorem clsk1indlem4

Description: The ansatz closure function ( r e. ~P 3o |-> if ( r = { (/) } , { (/) , 1o } , r ) ) has the K4 property of idempotence. (Contributed by RP, 6-Jul-2021)

Ref Expression
Hypothesis clsk1indlem.k ⊢ 𝐾 = ( 𝑟 ∈ 𝒫 3o ↦ if ( 𝑟 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑟 ) )
Assertion clsk1indlem4 ∀ 𝑠 ∈ 𝒫 3o ( 𝐾 ‘ ( 𝐾 ‘ 𝑠 ) ) = ( 𝐾 ‘ 𝑠 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 clsk1indlem.k ⊢ 𝐾 = ( 𝑟 ∈ 𝒫 3o ↦ if ( 𝑟 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑟 ) )
2 tpex ⊢ { ∅ , 1o , 2o } ∈ V
3 2 a1i ⊢ ( ⊤ → { ∅ , 1o , 2o } ∈ V )
4 snsstp1 ⊢ { ∅ } ⊆ { ∅ , 1o , 2o }
5 4 a1i ⊢ ( ⊤ → { ∅ } ⊆ { ∅ , 1o , 2o } )
6 0ex ⊢ ∅ ∈ V
7 6 snss ⊢ ( ∅ ∈ { ∅ , 1o , 2o } ↔ { ∅ } ⊆ { ∅ , 1o , 2o } )
8 5 7 sylibr ⊢ ( ⊤ → ∅ ∈ { ∅ , 1o , 2o } )
9 snsstp2 ⊢ { 1o } ⊆ { ∅ , 1o , 2o }
10 9 a1i ⊢ ( ⊤ → { 1o } ⊆ { ∅ , 1o , 2o } )
11 1oex ⊢ 1o ∈ V
12 11 snss ⊢ ( 1o ∈ { ∅ , 1o , 2o } ↔ { 1o } ⊆ { ∅ , 1o , 2o } )
13 10 12 sylibr ⊢ ( ⊤ → 1o ∈ { ∅ , 1o , 2o } )
14 8 13 prssd ⊢ ( ⊤ → { ∅ , 1o } ⊆ { ∅ , 1o , 2o } )
15 3 14 sselpwd ⊢ ( ⊤ → { ∅ , 1o } ∈ 𝒫 { ∅ , 1o , 2o } )
16 15 mptru ⊢ { ∅ , 1o } ∈ 𝒫 { ∅ , 1o , 2o }
17 df3o2 ⊢ 3o = { ∅ , 1o , 2o }
18 17 pweqi ⊢ 𝒫 3o = 𝒫 { ∅ , 1o , 2o }
19 16 18 eleqtrri ⊢ { ∅ , 1o } ∈ 𝒫 3o
20 19 a1i ⊢ ( 𝑠 ∈ 𝒫 3o → { ∅ , 1o } ∈ 𝒫 3o )
21 id ⊢ ( 𝑠 ∈ 𝒫 3o → 𝑠 ∈ 𝒫 3o )
22 20 21 ifcld ⊢ ( 𝑠 ∈ 𝒫 3o → if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ∈ 𝒫 3o )
23 eqeq1 ⊢ ( 𝑟 = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) → ( 𝑟 = { ∅ } ↔ if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) = { ∅ } ) )
24 eqcom ⊢ ( if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) = { ∅ } ↔ { ∅ } = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) )
25 eqif ⊢ ( { ∅ } = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ↔ ( ( 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = { ∅ , 1o } ) ∨ ( ¬ 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = 𝑠 ) ) )
26 24 25 bitri ⊢ ( if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) = { ∅ } ↔ ( ( 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = { ∅ , 1o } ) ∨ ( ¬ 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = 𝑠 ) ) )
27 23 26 bitrdi ⊢ ( 𝑟 = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) → ( 𝑟 = { ∅ } ↔ ( ( 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = { ∅ , 1o } ) ∨ ( ¬ 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = 𝑠 ) ) ) )
28 id ⊢ ( 𝑟 = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) → 𝑟 = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) )
29 27 28 ifbieq2d ⊢ ( 𝑟 = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) → if ( 𝑟 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑟 ) = if ( ( ( 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = { ∅ , 1o } ) ∨ ( ¬ 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = 𝑠 ) ) , { ∅ , 1o } , if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ) )
30 1n0 ⊢ 1o ≠ ∅
31 dfsn2 ⊢ { ∅ } = { ∅ , ∅ }
32 31 eqeq1i ⊢ ( { ∅ } = { ∅ , 1o } ↔ { ∅ , ∅ } = { ∅ , 1o } )
33 6 a1i ⊢ ( ⊤ → ∅ ∈ V )
34 1on ⊢ 1o ∈ On
35 34 a1i ⊢ ( ⊤ → 1o ∈ On )
36 33 35 preq2b ⊢ ( ⊤ → ( { ∅ , ∅ } = { ∅ , 1o } ↔ ∅ = 1o ) )
37 36 mptru ⊢ ( { ∅ , ∅ } = { ∅ , 1o } ↔ ∅ = 1o )
38 eqcom ⊢ ( ∅ = 1o ↔ 1o = ∅ )
39 32 37 38 3bitri ⊢ ( { ∅ } = { ∅ , 1o } ↔ 1o = ∅ )
40 30 39 nemtbir ⊢ ¬ { ∅ } = { ∅ , 1o }
41 40 intnan ⊢ ¬ ( 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = { ∅ , 1o } )
42 pm3.24 ⊢ ¬ ( 𝑠 = { ∅ } ∧ ¬ 𝑠 = { ∅ } )
43 eqcom ⊢ ( 𝑠 = { ∅ } ↔ { ∅ } = 𝑠 )
44 43 anbi2ci ⊢ ( ( 𝑠 = { ∅ } ∧ ¬ 𝑠 = { ∅ } ) ↔ ( ¬ 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = 𝑠 ) )
45 42 44 mtbi ⊢ ¬ ( ¬ 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = 𝑠 )
46 41 45 pm3.2ni ⊢ ¬ ( ( 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = { ∅ , 1o } ) ∨ ( ¬ 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = 𝑠 ) )
47 46 iffalsei ⊢ if ( ( ( 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = { ∅ , 1o } ) ∨ ( ¬ 𝑠 = { ∅ } ∧ { ∅ } = 𝑠 ) ) , { ∅ , 1o } , if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ) = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 )
48 29 47 eqtrdi ⊢ ( 𝑟 = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) → if ( 𝑟 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑟 ) = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) )
49 prex ⊢ { ∅ , 1o } ∈ V
50 vex ⊢ 𝑠 ∈ V
51 49 50 ifex ⊢ if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ∈ V
52 48 1 51 fvmpt ⊢ ( if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ∈ 𝒫 3o → ( 𝐾 ‘ if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ) = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) )
53 22 52 syl ⊢ ( 𝑠 ∈ 𝒫 3o → ( 𝐾 ‘ if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ) = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) )
54 eqeq1 ⊢ ( 𝑟 = 𝑠 → ( 𝑟 = { ∅ } ↔ 𝑠 = { ∅ } ) )
55 id ⊢ ( 𝑟 = 𝑠 → 𝑟 = 𝑠 )
56 54 55 ifbieq2d ⊢ ( 𝑟 = 𝑠 → if ( 𝑟 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑟 ) = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) )
57 56 1 51 fvmpt ⊢ ( 𝑠 ∈ 𝒫 3o → ( 𝐾 ‘ 𝑠 ) = if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) )
58 57 fveq2d ⊢ ( 𝑠 ∈ 𝒫 3o → ( 𝐾 ‘ ( 𝐾 ‘ 𝑠 ) ) = ( 𝐾 ‘ if ( 𝑠 = { ∅ } , { ∅ , 1o } , 𝑠 ) ) )
59 53 58 57 3eqtr4d ⊢ ( 𝑠 ∈ 𝒫 3o → ( 𝐾 ‘ ( 𝐾 ‘ 𝑠 ) ) = ( 𝐾 ‘ 𝑠 ) )
60 59 rgen ⊢ ∀ 𝑠 ∈ 𝒫 3o ( 𝐾 ‘ ( 𝐾 ‘ 𝑠 ) ) = ( 𝐾 ‘ 𝑠 )