Metamath Proof Explorer


Theorem dfrecs3

Description: The old definition of transfinite recursion. This version is preferred for development, as it demonstrates the properties of transfinite recursion without relying on well-ordered recursion. (Contributed by Scott Fenton, 3-Aug-2020) (Proof revised by Scott Fenton, 18-Nov-2024.)

Ref Expression
Assertion dfrecs3 ⊢ recs ⁡ F = ⋃ f | ∃ x ∈ On f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-recs ⊢ recs ⁡ F = wrecs ⁡ E On F
2 df-wrecs ⊢ wrecs ⁡ E On F = frecs ⁡ E On F ∘ 2 nd
3 df-frecs ⊢ frecs ⁡ E On F ∘ 2 nd = ⋃ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y
4 3anass ⊢ f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y
5 vex ⊢ x ∈ V
6 5 elon ⊢ x ∈ On ↔ Ord ⁡ x
7 ordsson ⊢ Ord ⁡ x → x ⊆ On
8 ordtr ⊢ Ord ⁡ x → Tr ⁡ x
9 7 8 jca ⊢ Ord ⁡ x → x ⊆ On ∧ Tr ⁡ x
10 epweon ⊢ E We On
11 wess ⊢ x ⊆ On → E We On → E We x
12 10 11 mpi ⊢ x ⊆ On → E We x
13 12 anim1ci ⊢ x ⊆ On ∧ Tr ⁡ x → Tr ⁡ x ∧ E We x
14 df-ord ⊢ Ord ⁡ x ↔ Tr ⁡ x ∧ E We x
15 13 14 sylibr ⊢ x ⊆ On ∧ Tr ⁡ x → Ord ⁡ x
16 9 15 impbii ⊢ Ord ⁡ x ↔ x ⊆ On ∧ Tr ⁡ x
17 dftr3 ⊢ Tr ⁡ x ↔ ∀ y ∈ x y ⊆ x
18 ssel2 ⊢ x ⊆ On ∧ y ∈ x → y ∈ On
19 predon ⊢ y ∈ On → Pred E On y = y
20 19 sseq1d ⊢ y ∈ On → Pred E On y ⊆ x ↔ y ⊆ x
21 18 20 syl ⊢ x ⊆ On ∧ y ∈ x → Pred E On y ⊆ x ↔ y ⊆ x
22 21 ralbidva ⊢ x ⊆ On → ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ↔ ∀ y ∈ x y ⊆ x
23 17 22 bitr4id ⊢ x ⊆ On → Tr ⁡ x ↔ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x
24 23 pm5.32i ⊢ x ⊆ On ∧ Tr ⁡ x ↔ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x
25 6 16 24 3bitri ⊢ x ∈ On ↔ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x
26 25 anbi1i ⊢ x ∈ On ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y
27 onelon ⊢ x ∈ On ∧ y ∈ x → y ∈ On
28 27 19 syl ⊢ x ∈ On ∧ y ∈ x → Pred E On y = y
29 28 reseq2d ⊢ x ∈ On ∧ y ∈ x → f ↾ Pred E On y = f ↾ y
30 29 oveq2d ⊢ x ∈ On ∧ y ∈ x → y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y = y F ∘ 2 nd f ↾ y
31 id ⊢ y ∈ x → y ∈ x
32 vex ⊢ f ∈ V
33 32 resex ⊢ f ↾ y ∈ V
34 33 a1i ⊢ y ∈ x → f ↾ y ∈ V
35 31 34 opco2 ⊢ y ∈ x → y F ∘ 2 nd f ↾ y = F ⁡ f ↾ y
36 35 adantl ⊢ x ∈ On ∧ y ∈ x → y F ∘ 2 nd f ↾ y = F ⁡ f ↾ y
37 30 36 eqtrd ⊢ x ∈ On ∧ y ∈ x → y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y = F ⁡ f ↾ y
38 37 eqeq2d ⊢ x ∈ On ∧ y ∈ x → f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
39 38 ralbidva ⊢ x ∈ On → ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
40 39 pm5.32i ⊢ x ∈ On ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ x ∈ On ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
41 26 40 bitr3i ⊢ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ x ∈ On ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
42 41 anbi2i ⊢ f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ f Fn x ∧ x ∈ On ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
43 an12 ⊢ f Fn x ∧ x ∈ On ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y ↔ x ∈ On ∧ f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
44 4 42 43 3bitri ⊢ f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ x ∈ On ∧ f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
45 44 exbii ⊢ ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ ∃ x x ∈ On ∧ f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
46 df-rex ⊢ ∃ x ∈ On f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y ↔ ∃ x x ∈ On ∧ f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
47 45 46 bitr4i ⊢ ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y ↔ ∃ x ∈ On f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
48 47 abbii ⊢ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y = f | ∃ x ∈ On f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
49 48 unieqi ⊢ ⋃ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ On ∧ ∀ y ∈ x Pred E On y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y F ∘ 2 nd f ↾ Pred E On y = ⋃ f | ∃ x ∈ On f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
50 3 49 eqtri ⊢ frecs ⁡ E On F ∘ 2 nd = ⋃ f | ∃ x ∈ On f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y
51 1 2 50 3eqtri ⊢ recs ⁡ F = ⋃ f | ∃ x ∈ On f Fn x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = F ⁡ f ↾ y