Proposition 129, p. 83: If ๐น is a function and (for distinct ๐ด and ๐ต) either ๐ด follows ๐ต or ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐น, the successor of ๐ด is either ๐ต or it follows ๐ต or it comes before ๐ต in the #TransitiveClosure of ๐น.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ dom ๐น)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ = (๐นโ€˜๐ด))

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐น)๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต โˆจ ๐ต(tcโ€˜๐น)๐ด))

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ Fun ๐น)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ต(tcโ€˜๐น)๐ถ โˆจ ๐ต = ๐ถ โˆจ ๐ถ(tcโ€˜๐น)๐ต))

โ€”โ€”โ€”

Proposition 131, p. 85: If ๐น is a function and ๐ด contains all elements of ๐‘ˆ and all elements before or after those elements of ๐‘ˆ in the transitive closure of ๐น, then the image under ๐น of ๐ด is a subclass of ๐ด.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด = (๐‘ˆ โˆช ((โ—ก(tcโ€˜๐น) โ€œ ๐‘ˆ) โˆช ((tcโ€˜๐น) โ€œ ๐‘ˆ))))

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ Fun ๐น)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐น โ€œ ๐ด) โІ ๐ด)

โ€”โ€”โ€”

Proposition 133, p. 86: If ๐น is a function and ๐ด and ๐ต both follow ๐‘‹ in the transitive closure of ๐น, then (for distinct ๐ด and ๐ต) either ๐ด follows ๐ต or ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐น (or both if it loops).

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘‹(tcโ€˜๐น)๐ด)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘‹(tcโ€˜๐น)๐ต)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ Fun ๐น)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐น)๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต โˆจ ๐ต(tcโ€˜๐น)๐ด))

โ€”โ€”โ€”

So what's nice about the transitive closure that #Frege felt compelled to invent a new language in which to present mathematical arguments? When ๐‘… is a function, two sets being related by the transitive closure of ๐‘… is much like induction. When ๐‘… is a more general relation, we have a more general form of induction, that is truly #ancestral in the language of #Whitehead and #Russell.

Proposition 111, p. 75: If either ๐ด and ๐ถ are the same or ๐ถ follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘… and ๐ต is the successor to ๐ถ, then either ๐ด and ๐ต are the same or ๐ด follows ๐ต or ๐ต and ๐ด in the #TransitiveClosure of ๐‘….

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ถ โˆจ ๐ด = ๐ถ))

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ๐‘…๐ต)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต โˆจ ๐ต(tcโ€˜๐‘…)๐ด))

โ€”โ€”โ€”

Proposition 122, p. 79: If ๐น is a function, ๐ด is the successor of ๐‘‹, and ๐ต is the successor of ๐‘‹, then ๐ด and ๐ต are the same (or ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐น).

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด = (๐นโ€˜๐‘‹)) ; ๐ด is the value of ๐น (implicitly assumed to be a function) at ๐‘‹ such that ๐ด is the unique value that ๐ด immediately follows ๐‘‹, ๐‘‹๐น๐ด.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต = (๐นโ€˜๐‘‹))

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐น)๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต))

โ€”โ€”โ€”

Proposition 124, p. 80: If ๐น is a function, ๐ด is the successor of ๐‘‹, and ๐ต follows ๐‘‹ in the transitive closure of ๐น, then ๐ด and ๐ต are the same or ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐น.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ dom ๐น) ; ๐‘‹ is in the domain of relation ๐น

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด = (๐นโ€˜๐‘‹))

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘‹(tcโ€˜๐น)๐ต)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ Fun ๐น) ; relation ๐น is a function

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐น)๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต))

โ€”โ€”โ€”

Proposition 126, p. 81: If ๐น is a function, ๐ด is the successor of ๐‘‹, and ๐ต follows ๐‘‹ in the transitive closure of ๐น, then (for distinct ๐ด and ๐ต) either ๐ด follows ๐ต or ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐น.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ dom ๐น)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด = (๐นโ€˜๐‘‹))

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘‹(tcโ€˜๐น)๐ต)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ Fun ๐น)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐น)๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต โˆจ ๐ต(tcโ€˜๐น)๐ด))

Proposition 98, p. 71: If ๐ถ follows ๐ด and ๐ต follows ๐ถ in the #TransitiveClosure of ๐‘…, then ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘….

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ถ)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ(tcโ€˜๐‘…)๐ต)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต)

โ€”โ€”โ€”

Proposition 102, p. 72: If either ๐ด and ๐ถ are the same or ๐ถ follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘… and ๐ต is the successor to ๐ถ, then ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘….

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ถ โˆจ ๐ด = ๐ถ))

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ๐‘…๐ต)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต)

โ€”โ€”โ€”

Proposition 106, p. 73: If ๐ต follows ๐ด in ๐‘…, then either ๐ด and ๐ต are the same or ๐ต follows ๐ด in ๐‘….

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด๐‘…๐ต)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด๐‘…๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต))

โ€”โ€”โ€”

Proposition 108, p. 74: If either ๐ด and ๐ถ are the same or ๐ถ follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘… and ๐ต is the successor to ๐ถ, then either ๐ด and ๐ต are the same or ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘….

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ถ โˆจ ๐ด = ๐ถ))

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ๐‘…๐ต)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต))

โ€”โ€”โ€”

Proposition 109, p. 74: If ๐ด contains all elements of ๐‘ˆ and all elements after those in ๐‘ˆ in the transitive closure of ๐‘…, then the image under ๐‘… of ๐ด is a subclass of ๐ด.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด = (๐‘ˆ โˆช ((tcโ€˜๐‘…) โ€œ ๐‘ˆ)))

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐‘… โ€œ ๐ด) โІ ๐ด)

โ€”โ€”โ€”

Proposition 114, p. 76: If either ๐‘… relates ๐ด and ๐ต or ๐ด and ๐ต are the same, then either ๐ด and ๐ต are the same, ๐‘… relates ๐ด and ๐ต, ๐‘… relates ๐ต and ๐ด.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด๐‘…๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต))

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐ด๐‘…๐ต โˆจ ๐ด = ๐ต โˆจ ๐ต๐‘…๐ด))

Proposition 83, p. 65: If the image of the union of ๐‘ˆ and ๐‘Š is a subset of the union of ๐‘ˆ and ๐‘Š, ๐ด is an element of ๐‘ˆ and ๐ต follows ๐ด in the #TransitiveClosure of ๐‘…, then ๐ต is an element of the union of ๐‘ˆ and ๐‘Š.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V) ; ๐‘… is a set, i.e. an element of the universal class V (not ๐‘‰).

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘ˆ) ; ๐ด is an element of class ๐‘ˆ.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V) ; ๐ต is a set.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐‘… โ€œ (๐‘ˆ โˆช ๐‘Š)) โІ (๐‘ˆ โˆช ๐‘Š)) ; Relation ๐‘… is hereditary in the union of classes ๐‘ˆ and ๐‘Š.

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ (๐‘ˆ โˆช ๐‘Š))

โ€”โ€”โ€”

Proposition 96, p. 71. If ๐ถ follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘… and ๐ต follows ๐ถ in ๐‘…, then ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘….

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ถ) ; i.e. ๐ถ eventually follows ๐ด

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ๐‘…๐ต) ; ๐ต immediately follows ๐ถ

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต)

โ€”โ€”โ€”

Proposition 87, p. 66: If the images of both {๐ด} and ๐‘ˆ are subsets of ๐‘ˆ and ๐ถ follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘… and ๐ต follows ๐ถ in ๐‘…, then ๐ต is an element of ๐‘ˆ.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ถ)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ถ๐‘…๐ต)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐‘… โ€œ {๐ด}) โІ ๐‘ˆ)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐‘… โ€œ ๐‘ˆ) โІ ๐‘ˆ)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐‘ˆ)

โ€”โ€”โ€”

Proposition 91, p. 68. If ๐ต follows ๐ด in ๐‘… then ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘….

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด๐‘…๐ต)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต)

โ€”โ€”โ€”

Proposition 97, p. 71: If ๐ด contains all elements after those in ๐‘ˆ in the transitive closure of ๐‘…, then the image under ๐‘… of ๐ด is a subclass of ๐ด.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด = ((tcโ€˜๐‘…) โ€œ ๐‘ˆ))

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐‘… โ€œ ๐ด) โІ ๐ด)

Proposition 77, p. 62: If the images of both {๐ด} and ๐‘ˆ are subsets of ๐‘ˆ and ๐ต follows ๐ด in the #TransitiveClosure of ๐‘…, then ๐ต is an element of ๐‘ˆ.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V) ; ๐‘… is a set, which we newly require so that transitive closure may be a function. Implied, it has relation content. (tcโ€˜๐‘…) is its transitive closure, the smallest relation which contains it and has the transitive property.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ V) ; ๐ด is a set.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V) ; ๐ต is a set.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต) ; ๐ด is related to ๐ต by the transitive closure of ๐‘…

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐‘… โ€œ ๐‘ˆ) โІ ๐‘ˆ) ; The image of class ๐‘ˆ is contained in ๐‘ˆ, which means the relation ๐‘… is hereditary in ๐‘ˆ

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐‘… โ€œ {๐ด}) โІ ๐‘ˆ) ; The image of the singleton {๐ด} is contained in ๐‘ˆ

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐‘ˆ) ; ๐ต is an element of ๐‘ˆ.

โ€”โ€”โ€”

Proposition 81, p. 63: If the image of ๐‘ˆ is a subset of ๐‘ˆ, ๐ด is an element of ๐‘ˆ and ๐ต follows ๐ด in the transitive closure of ๐‘…, then ๐ต is an element of ๐‘ˆ.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘ˆ) ; ๐ด is not just a set, but an element of class ๐‘ˆ. This trick allows us to eliminate the last hypothesis of Proposition 77.

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ V)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต)

Hyp. โŠข (๐œ‘ โ†’ (๐‘… โ€œ ๐‘ˆ) โІ ๐‘ˆ)

Therefore โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐‘ˆ)

Notation guide (adapted from Metamath):

โ€ข ๐œ‘, a metavariable standing for any logical formula, abbreviates the conjunction of all hypotheses listed for a given proposition; writing each line as โŠข (๐œ‘ โ†’ โ€ฆ) puts the theorem in "deduction form," which can be easier to apply in #Metamath.

โ€ข โŠข ๐œ‘ asserts that ๐œ‘ is true; the turnstile is descended from #Frege's own Urteilsstrich (judgment stroke).

โ€ข ๐ด๐‘…๐ต means the ordered pair โŸจ๐ด, ๐ตโŸฉ is an element of ๐‘…, or we could say ๐ต immediately follows ๐ด

โ€ข ๐ต = (๐‘…โ€˜๐ด) means ๐ต is the unique set such that ๐ด๐‘…๐ต is true (when such a ๐ต exists) which means ๐‘… is function-like when restricted to operating on the singleton {๐ด}

โ€ข (๐‘…โ€๐ด) is the image of ๐ด

โ€ข dom ๐‘… is the domain of ๐‘…, the class of all sets ๐‘ฅ such that there is a set ๐‘ฆ that would make ๐‘ฅ๐‘…๐‘ฆ true.

โ€ข Fun ๐‘… is true when ๐‘… is function-like for all sets in its domain.

โ€ข โ—ก๐‘… is the converse of ๐‘… so ๐ดโ—ก๐‘…๐ต iff ๐ต๐‘…๐ด

โ€ข (tcโ€˜๐‘…) is the #TransitiveClosure of ๐‘… (Metamath uses (t+โ€˜๐‘…) which can be awkward.) Whitehead and Russell use the term ancestral to describe how ๐ด(tcโ€˜๐‘…)๐ต means ๐ด is some โ€œancestorโ€ of ๐ต. Alternately, we can say ๐ต eventually follows ๐ด.

โ€ข V is the universal class, every set is a member, and only sets may be members of any class. After Fregeโ€™s later work ran into Russellโ€™s Paradox, it was discovered that not every class {๐‘ฅ | ๐œ‘} makes sense as a set and so we need the hypothesis โŠข (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ V) before we can talk about the function value of ๐ด or the ordered pair โŸจ๐ด, ๐ตโŸฉ being an element of ๐‘…. V is not italic because it is a constant symbol, like tc, dom, and Fun.