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Theorem elrelscnveq2

Description: Two ways of saying a relation is symmetric. (Contributed by Peter Mazsa, 22-Aug-2021)

Ref Expression
Assertion elrelscnveq2 ( 𝑅 ∈ Rels → ( ◡ 𝑅 = 𝑅 ↔ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 𝑅 𝑦 ↔ 𝑦 𝑅 𝑥 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnvsym ⊢ ( ◡ 𝑅 ⊆ 𝑅 ↔ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 𝑅 𝑦 → 𝑦 𝑅 𝑥 ) )
2 1 a1i ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( ◡ 𝑅 ⊆ 𝑅 ↔ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 𝑅 𝑦 → 𝑦 𝑅 𝑥 ) ) )
3 elrelsrelim ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → Rel 𝑅 )
4 dfrel2 ⊢ ( Rel 𝑅 ↔ ◡ ◡ 𝑅 = 𝑅 )
5 3 4 sylib ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ◡ ◡ 𝑅 = 𝑅 )
6 5 sseq1d ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( ◡ ◡ 𝑅 ⊆ ◡ 𝑅 ↔ 𝑅 ⊆ ◡ 𝑅 ) )
7 cnvsym ⊢ ( ◡ ◡ 𝑅 ⊆ ◡ 𝑅 ↔ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 ◡ 𝑅 𝑦 → 𝑦 ◡ 𝑅 𝑥 ) )
8 6 7 bitr3di ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( 𝑅 ⊆ ◡ 𝑅 ↔ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 ◡ 𝑅 𝑦 → 𝑦 ◡ 𝑅 𝑥 ) ) )
9 relbrcnvg ⊢ ( Rel 𝑅 → ( 𝑥 ◡ 𝑅 𝑦 ↔ 𝑦 𝑅 𝑥 ) )
10 3 9 syl ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( 𝑥 ◡ 𝑅 𝑦 ↔ 𝑦 𝑅 𝑥 ) )
11 relbrcnvg ⊢ ( Rel 𝑅 → ( 𝑦 ◡ 𝑅 𝑥 ↔ 𝑥 𝑅 𝑦 ) )
12 3 11 syl ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( 𝑦 ◡ 𝑅 𝑥 ↔ 𝑥 𝑅 𝑦 ) )
13 10 12 imbi12d ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( ( 𝑥 ◡ 𝑅 𝑦 → 𝑦 ◡ 𝑅 𝑥 ) ↔ ( 𝑦 𝑅 𝑥 → 𝑥 𝑅 𝑦 ) ) )
14 13 2albidv ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 ◡ 𝑅 𝑦 → 𝑦 ◡ 𝑅 𝑥 ) ↔ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑦 𝑅 𝑥 → 𝑥 𝑅 𝑦 ) ) )
15 8 14 bitrd ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( 𝑅 ⊆ ◡ 𝑅 ↔ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑦 𝑅 𝑥 → 𝑥 𝑅 𝑦 ) ) )
16 2 15 anbi12d ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( ( ◡ 𝑅 ⊆ 𝑅 ∧ 𝑅 ⊆ ◡ 𝑅 ) ↔ ( ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 𝑅 𝑦 → 𝑦 𝑅 𝑥 ) ∧ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑦 𝑅 𝑥 → 𝑥 𝑅 𝑦 ) ) ) )
17 eqss ⊢ ( ◡ 𝑅 = 𝑅 ↔ ( ◡ 𝑅 ⊆ 𝑅 ∧ 𝑅 ⊆ ◡ 𝑅 ) )
18 2albiim ⊢ ( ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 𝑅 𝑦 ↔ 𝑦 𝑅 𝑥 ) ↔ ( ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 𝑅 𝑦 → 𝑦 𝑅 𝑥 ) ∧ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑦 𝑅 𝑥 → 𝑥 𝑅 𝑦 ) ) )
19 16 17 18 3bitr4g ⊢ ( 𝑅 ∈ Rels → ( ◡ 𝑅 = 𝑅 ↔ ∀ 𝑥 ∀ 𝑦 ( 𝑥 𝑅 𝑦 ↔ 𝑦 𝑅 𝑥 ) ) )