Babken, чтобы не путать выражения, логические утверждения и логические доказательства, вам сначала надо потренироваться доказывать. Тренироваться лучше на чём-то конкретном, вроде теории чисел: делимость, НОД и так далее. Множества абстрактны.
У вас очень «сжатые» доказательства, похожи на последовательность равенств. Такие доказательства пишут в школьной алгебре, потому что там доказательства такими и являются. Вообще доказательство может быть более сложным.
Ещё я предлагаю не заменять слово «следовательно», которое употребляется в доказательствах, на значок
(следует), который употребляется в утверждениях. Как ни парадоксально, это разные вещи. Я имею в виду, в следующем тексте
все крайние справа стрелочки означают «следовательно».