Если хотите формально доказать, то сначала надо сформулировать доказываемое утверждение.
Например так:

.
Вот преобразование

не обращается назад. А преобразование

равносильно (просто покажите, что обратное следствие выполняется. Этого вполне достаточно. Если еще формальнее нужно, то нужно идти в исчисление предикатов с равенством и там лазить).
Это если я правильно понял, что надо доказать
Возможно, надо так: пусть

, тогда надо доказать, что

. Ну последнее, понятно, неверно, т.к. теряется определение

, а если его добавить, то получим почти то же, что и выше

(это уже не помню что - исчисление предикатов с равенством и с функциональными символами (если такое бывает

))
Вообще,

симметрично, так что оно как следует в одну сторону, так же следует и в другую.
А! Ну вот, я как правильно записал, так сразу стало понятно: это правило подстановки + транзитивность равенства.