Theorem tfr0 5960

Description: Transfinite recursion at the empty set. (Contributed by Jim Kingdon, 8-May-2020.)

Hypothesis

Ref	Expression
tfr.1	⊢ 𝐹 = recs(𝐺)

Assertion

Ref	Expression
tfr0	⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → (𝐹‘∅) = (𝐺‘∅))

Proof of Theorem tfr0

Dummy variables 𝑥 𝑓 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0ex 3905	. . . . 5 ⊢ ∅ ∈ V
2		opexg 3983	. . . . 5 ⊢ ((∅ ∈ V ∧ (𝐺‘∅) ∈ 𝑉) → ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ V)
3	1, 2	mpan 414	. . . 4 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ V)
4		snidg 3423	. . . 4 ⊢ (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ V → ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩})
5	3, 4	syl 14	. . 3 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩})
6		fnsng 4967	. . . . 5 ⊢ ((∅ ∈ V ∧ (𝐺‘∅) ∈ 𝑉) → {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn {∅})
7	1, 6	mpan 414	. . . 4 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn {∅})
8		fvsng 5380	. . . . . . 7 ⊢ ((∅ ∈ V ∧ (𝐺‘∅) ∈ 𝑉) → ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘∅) = (𝐺‘∅))
9	1, 8	mpan 414	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘∅) = (𝐺‘∅))
10		res0 4634	. . . . . . 7 ⊢ ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ ∅) = ∅
11	10	fveq2i 5201	. . . . . 6 ⊢ (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ ∅)) = (𝐺‘∅)
12	9, 11	syl6eqr 2131	. . . . 5 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘∅) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ ∅)))
13		fveq2 5198	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = ∅ → ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘∅))
14		reseq2 4625	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = ∅ → ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦) = ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ ∅))
15	14	fveq2d 5202	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = ∅ → (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ ∅)))
16	13, 15	eqeq12d 2095	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = ∅ → (({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)) ↔ ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘∅) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ ∅))))
17	1, 16	ralsn 3436	. . . . 5 ⊢ (∀𝑦 ∈ {∅} ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)) ↔ ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘∅) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ ∅)))
18	12, 17	sylibr 132	. . . 4 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ∀𝑦 ∈ {∅} ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))
19		suc0 4166	. . . . . 6 ⊢ suc ∅ = {∅}
20		0elon 4147	. . . . . . 7 ⊢ ∅ ∈ On
21	20	onsuci 4260	. . . . . 6 ⊢ suc ∅ ∈ On
22	19, 21	eqeltrri 2152	. . . . 5 ⊢ {∅} ∈ On
23		fneq2 5008	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = {∅} → ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ↔ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn {∅}))
24		raleq 2549	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = {∅} → (∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)) ↔ ∀𝑦 ∈ {∅} ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))))
25	23, 24	anbi12d 456	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = {∅} → (({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))) ↔ ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn {∅} ∧ ∀𝑦 ∈ {∅} ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))))
26	25	rspcev 2701	. . . . 5 ⊢ (({∅} ∈ On ∧ ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn {∅} ∧ ∀𝑦 ∈ {∅} ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))) → ∃𝑥 ∈ On ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))))
27	22, 26	mpan 414	. . . 4 ⊢ (({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn {∅} ∧ ∀𝑦 ∈ {∅} ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))) → ∃𝑥 ∈ On ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))))
28	7, 18, 27	syl2anc 403	. . 3 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ∃𝑥 ∈ On ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))))
29		snexg 3956	. . . . 5 ⊢ (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ V → {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ∈ V)
30		eleq2 2142	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝑓 ↔ ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}))
31		fneq1 5007	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → (𝑓 Fn 𝑥 ↔ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥))
32		fveq1 5197	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → (𝑓‘𝑦) = ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦))
33		reseq1 4624	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → (𝑓 ↾ 𝑦) = ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))
34	33	fveq2d 5202	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))
35	32, 34	eqeq12d 2095	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → ((𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)) ↔ ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))))
36	35	ralbidv 2368	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → (∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))))
37	31, 36	anbi12d 456	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → ((𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦))) ↔ ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))))
38	37	rexbidv 2369	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → (∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦))) ↔ ∃𝑥 ∈ On ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))))
39	30, 38	anbi12d 456	. . . . . 6 ⊢ (𝑓 = {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} → ((⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝑓 ∧ ∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)))) ↔ (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ∧ ∃𝑥 ∈ On ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦))))))
40	39	spcegv 2686	. . . . 5 ⊢ ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ∈ V → ((⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ∧ ∃𝑥 ∈ On ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))) → ∃𝑓(⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝑓 ∧ ∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦))))))
41	3, 29, 40	3syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ((⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ∧ ∃𝑥 ∈ On ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))) → ∃𝑓(⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝑓 ∧ ∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦))))))
42		tfr.1	. . . . . 6 ⊢ 𝐹 = recs(𝐺)
43	42	eleq2i 2145	. . . . 5 ⊢ (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝐹 ↔ ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ recs(𝐺))
44		df-recs 5943	. . . . . 6 ⊢ recs(𝐺) = ∪ {𝑓 ∣ ∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)))}
45	44	eleq2i 2145	. . . . 5 ⊢ (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ recs(𝐺) ↔ ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ ∪ {𝑓 ∣ ∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)))})
46		eluniab 3613	. . . . 5 ⊢ (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ ∪ {𝑓 ∣ ∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)))} ↔ ∃𝑓(⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝑓 ∧ ∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)))))
47	43, 45, 46	3bitri 204	. . . 4 ⊢ (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝐹 ↔ ∃𝑓(⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝑓 ∧ ∃𝑥 ∈ On (𝑓 Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) = (𝐺‘(𝑓 ↾ 𝑦)))))
48	41, 47	syl6ibr 160	. . 3 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ((⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ {⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ∧ ∃𝑥 ∈ On ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} Fn 𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩}‘𝑦) = (𝐺‘({⟨∅, (𝐺‘∅)⟩} ↾ 𝑦)))) → ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝐹))
49	5, 28, 48	mp2and 423	. 2 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → ⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝐹)
50		opeldmg 4558	. . . . 5 ⊢ ((∅ ∈ V ∧ (𝐺‘∅) ∈ 𝑉) → (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝐹 → ∅ ∈ dom 𝐹))
51	1, 50	mpan 414	. . . 4 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝐹 → ∅ ∈ dom 𝐹))
52	42	tfr2a 5959	. . . 4 ⊢ (∅ ∈ dom 𝐹 → (𝐹‘∅) = (𝐺‘(𝐹 ↾ ∅)))
53	51, 52	syl6 33	. . 3 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝐹 → (𝐹‘∅) = (𝐺‘(𝐹 ↾ ∅))))
54		res0 4634	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ↾ ∅) = ∅
55	54	fveq2i 5201	. . . 4 ⊢ (𝐺‘(𝐹 ↾ ∅)) = (𝐺‘∅)
56	55	eqeq2i 2091	. . 3 ⊢ ((𝐹‘∅) = (𝐺‘(𝐹 ↾ ∅)) ↔ (𝐹‘∅) = (𝐺‘∅))
57	53, 56	syl6ib 159	. 2 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → (⟨∅, (𝐺‘∅)⟩ ∈ 𝐹 → (𝐹‘∅) = (𝐺‘∅)))
58	49, 57	mpd 13	1 ⊢ ((𝐺‘∅) ∈ 𝑉 → (𝐹‘∅) = (𝐺‘∅))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 102   = wceq 1284  ∃wex 1421   ∈ wcel 1433  {cab 2067  ∀wral 2348  ∃wrex 2349  Vcvv 2601  ∅c0 3251  {csn 3398  ⟨cop 3401  ∪ cuni 3601  Oncon0 4118  suc csuc 4120  dom cdm 4363   ↾ cres 4365   Fn wfn 4917  ‘cfv 4922  recscrecs 5942

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 576  ax-in2 577  ax-io 662  ax-5 1376  ax-7 1377  ax-gen 1378  ax-ie1 1422  ax-ie2 1423  ax-8 1435  ax-10 1436  ax-11 1437  ax-i12 1438  ax-bndl 1439  ax-4 1440  ax-13 1444  ax-14 1445  ax-17 1459  ax-i9 1463  ax-ial 1467  ax-i5r 1468  ax-ext 2063  ax-sep 3896  ax-nul 3904  ax-pow 3948  ax-pr 3964  ax-un 4188  ax-setind 4280

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-3an 921  df-tru 1287  df-fal 1290  df-nf 1390  df-sb 1686  df-eu 1944  df-mo 1945  df-clab 2068  df-cleq 2074  df-clel 2077  df-nfc 2208  df-ral 2353  df-rex 2354  df-rab 2357  df-v 2603  df-sbc 2816  df-csb 2909  df-dif 2975  df-un 2977  df-in 2979  df-ss 2986  df-nul 3252  df-pw 3384  df-sn 3404  df-pr 3405  df-op 3407  df-uni 3602  df-iun 3680  df-br 3786  df-opab 3840  df-mpt 3841  df-tr 3876  df-id 4048  df-iord 4121  df-on 4123  df-suc 4126  df-xp 4369  df-rel 4370  df-cnv 4371  df-co 4372  df-dm 4373  df-res 4375  df-iota 4887  df-fun 4924  df-fn 4925  df-fv 4930  df-recs 5943

This theorem is referenced by:  rdg0  5997  frec0g  6006