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Theorem relcoi1 5201
Description: Composition with the identity relation restricted to a relation's field. (Contributed by FL, 8-May-2011.)
Assertion
Ref Expression
relcoi1  |-  ( Rel 
R  ->  ( R  o.  (  _I  |`  U. U. R ) )  =  R )

Proof of Theorem relcoi1
StepHypRef Expression
1 relfld 5198 . . 3  |-  ( Rel 
R  ->  U. U. R  =  ( dom  R  u.  ran  R ) )
2 resundi 4969 . . . . 5  |-  (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R ) )  =  ( (  _I  |`  dom  R
)  u.  (  _I  |`  ran  R ) )
3 coeq2 4842 . . . . 5  |-  ( (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R ) )  =  ( (  _I  |`  dom  R )  u.  (  _I  |`  ran  R
) )  ->  ( R  o.  (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R ) ) )  =  ( R  o.  ( (  _I  |`  dom  R
)  u.  (  _I  |`  ran  R ) ) ) )
4 coundi 5174 . . . . . . 7  |-  ( R  o.  ( (  _I  |`  dom  R )  u.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )
5 resco 5177 . . . . . . . 8  |-  ( ( R  o.  _I  )  |` 
dom  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )
6 coi1 5188 . . . . . . . . 9  |-  ( Rel 
R  ->  ( R  o.  _I  )  =  R )
7 reseq1 4949 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( R  o.  _I  )  =  R  ->  ( ( R  o.  _I  )  |` 
dom  R )  =  ( R  |`  dom  R
) )
8 resdm 4993 . . . . . . . . . . 11  |-  ( Rel 
R  ->  ( R  |` 
dom  R )  =  R )
9 eqtr 2300 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  ( R  |`  dom  R )  /\  ( R  |`  dom  R
)  =  R )  ->  ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  R )
10 eqtr 2300 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  =  ( ( R  o.  _I  )  |` 
dom  R )  /\  ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  R )  ->  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  =  R )
11 resco 5177 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( R  o.  _I  )  |` 
ran  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R ) )
12 uneq1 3322 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  =  R  ->  (
( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) ) )
13 reseq1 4949 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( R  o.  _I  )  =  R  ->  ( ( R  o.  _I  )  |` 
ran  R )  =  ( R  |`  ran  R
) )
14 eqtr 2300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  ran  R ) )  =  ( ( R  o.  _I  )  |` 
ran  R )  /\  ( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R
)  =  ( R  |`  ran  R ) )  ->  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) )  =  ( R  |`  ran  R ) )
1514uneq2d 3329 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  ran  R ) )  =  ( ( R  o.  _I  )  |` 
ran  R )  /\  ( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R
)  =  ( R  |`  ran  R ) )  ->  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) ) )
16 eqtr 2300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  /\  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) ) )  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) ) )
17 resss 4979 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( R  |`  ran  R )  C_  R
18 ssequn2 3348 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( R  |`  ran  R ) 
C_  R  <->  ( R  u.  ( R  |`  ran  R
) )  =  R )
1917, 18mpbi 199 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) )  =  R
206, 19syl6reqr 2334 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( Rel 
R  ->  ( R  u.  ( R  |`  ran  R
) )  =  ( R  o.  _I  )
)
21 eqeq1 2289 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) )  ->  ( (
( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) 
<->  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
2220, 21syl5ibr 212 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) )  ->  ( Rel  R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
2316, 22syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  /\  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) ) )  ->  ( Rel  R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
2423ex 423 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  ->  ( ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) )  ->  ( Rel  R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
2524com3l 75 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  u.  ( R  |`  ran  R ) )  ->  ( Rel  R  ->  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  ->  ( ( R  o.  (  _I  |` 
dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
2615, 25syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  ran  R ) )  =  ( ( R  o.  _I  )  |` 
ran  R )  /\  ( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R
)  =  ( R  |`  ran  R ) )  ->  ( Rel  R  ->  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  -> 
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
2726ex 423 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( R  o.  (  _I  |`  ran  R ) )  =  ( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R )  ->  (
( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R
)  =  ( R  |`  ran  R )  -> 
( Rel  R  ->  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  -> 
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) ) )
2827eqcoms 2286 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) )  ->  (
( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R
)  =  ( R  |`  ran  R )  -> 
( Rel  R  ->  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  -> 
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) ) )
2928com3l 75 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R )  =  ( R  |`  ran  R )  ->  ( Rel  R  ->  ( (
( R  o.  _I  )  |`  ran  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) )  ->  (
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  -> 
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) ) )
3013, 29syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( R  o.  _I  )  =  R  ->  ( Rel 
R  ->  ( (
( R  o.  _I  )  |`  ran  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) )  ->  (
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  -> 
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) ) )
316, 30mpcom 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( Rel 
R  ->  ( (
( R  o.  _I  )  |`  ran  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) )  ->  (
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  -> 
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
3231com3l 75 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( R  o.  _I  )  |`  ran  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) )  ->  (
( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  -> 
( Rel  R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
3311, 12, 32mpsyl 59 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  =  R  ->  ( Rel  R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |` 
dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
3410, 33syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  =  ( ( R  o.  _I  )  |` 
dom  R )  /\  ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  R )  ->  ( Rel  R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
3534ex 423 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  =  ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  ->  (
( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  R  -> 
( Rel  R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
3635eqcoms 2286 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  ->  (
( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  R  -> 
( Rel  R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
3736com3l 75 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  R  ->  ( Rel  R  ->  ( (
( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  ->  (
( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
389, 37syl 15 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  ( R  |`  dom  R )  /\  ( R  |`  dom  R
)  =  R )  ->  ( Rel  R  ->  ( ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  u.  ( R  o.  (  _I  |` 
ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
3938ex 423 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  ( R  |`  dom  R )  ->  (
( R  |`  dom  R
)  =  R  -> 
( Rel  R  ->  ( ( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  ->  (
( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) ) )
4039com3l 75 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( R  |`  dom  R )  =  R  ->  ( Rel  R  ->  ( (
( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  ( R  |`  dom  R )  ->  (
( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  ->  (
( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) ) )
418, 40mpcom 32 . . . . . . . . . 10  |-  ( Rel 
R  ->  ( (
( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  ( R  |`  dom  R )  ->  (
( ( R  o.  _I  )  |`  dom  R
)  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  ->  (
( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
427, 41syl5com 26 . . . . . . . . 9  |-  ( ( R  o.  _I  )  =  R  ->  ( Rel 
R  ->  ( (
( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  ->  (
( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) ) )
436, 42mpcom 32 . . . . . . . 8  |-  ( Rel 
R  ->  ( (
( R  o.  _I  )  |`  dom  R )  =  ( R  o.  (  _I  |`  dom  R
) )  ->  (
( R  o.  (  _I  |`  dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
445, 43mpi 16 . . . . . . 7  |-  ( Rel 
R  ->  ( ( R  o.  (  _I  |` 
dom  R ) )  u.  ( R  o.  (  _I  |`  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) )
454, 44syl5eq 2327 . . . . . 6  |-  ( Rel 
R  ->  ( R  o.  ( (  _I  |`  dom  R
)  u.  (  _I  |`  ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) )
46 eqeq1 2289 . . . . . 6  |-  ( ( R  o.  (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R ) ) )  =  ( R  o.  ( (  _I  |`  dom  R
)  u.  (  _I  |`  ran  R ) ) )  ->  ( ( R  o.  (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  )  <->  ( R  o.  ( (  _I  |`  dom  R
)  u.  (  _I  |`  ran  R ) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
4745, 46syl5ibr 212 . . . . 5  |-  ( ( R  o.  (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R ) ) )  =  ( R  o.  ( (  _I  |`  dom  R
)  u.  (  _I  |`  ran  R ) ) )  ->  ( Rel  R  ->  ( R  o.  (  _I  |`  ( dom 
R  u.  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
482, 3, 47mp2b 9 . . . 4  |-  ( Rel 
R  ->  ( R  o.  (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) )
49 reseq2 4950 . . . . . 6  |-  ( U. U. R  =  ( dom 
R  u.  ran  R
)  ->  (  _I  |` 
U. U. R )  =  (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R
) ) )
5049coeq2d 4846 . . . . 5  |-  ( U. U. R  =  ( dom 
R  u.  ran  R
)  ->  ( R  o.  (  _I  |`  U. U. R ) )  =  ( R  o.  (  _I  |`  ( dom  R  u.  ran  R ) ) ) )
5150eqeq1d 2291 . . . 4  |-  ( U. U. R  =  ( dom 
R  u.  ran  R
)  ->  ( ( R  o.  (  _I  |` 
U. U. R ) )  =  ( R  o.  _I  )  <->  ( R  o.  (  _I  |`  ( dom 
R  u.  ran  R
) ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
5248, 51syl5ibr 212 . . 3  |-  ( U. U. R  =  ( dom 
R  u.  ran  R
)  ->  ( Rel  R  ->  ( R  o.  (  _I  |`  U. U. R ) )  =  ( R  o.  _I  ) ) )
531, 52mpcom 32 . 2  |-  ( Rel 
R  ->  ( R  o.  (  _I  |`  U. U. R ) )  =  ( R  o.  _I  ) )
5453, 6eqtrd 2315 1  |-  ( Rel 
R  ->  ( R  o.  (  _I  |`  U. U. R ) )  =  R )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1623    u. cun 3150    C_ wss 3152   U.cuni 3827    _I cid 4304   dom cdm 4689   ran crn 4690    |` cres 4691    o. ccom 4693   Rel wrel 4694
This theorem is referenced by:  tsrdir  14360  relexpsucl  24028
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pr 4214
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-ral 2548  df-rex 2549  df-rab 2552  df-v 2790  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-op 3649  df-uni 3828  df-br 4024  df-opab 4078  df-id 4309  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701
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