MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  efginvrel1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem efginvrel1 19746
Description: The inverse of the reverse of a word composed with the word relates to the identity. (This provides an explicit expression for the representation of the group inverse, given a representative of the free group equivalence class.) (Contributed by Mario Carneiro, 1-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
efgval.w 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
efgval.r = ( ~FG𝐼)
efgval2.m 𝑀 = (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o𝑧)⟩)
efgval2.t 𝑇 = (𝑣𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀𝑤)”⟩⟩)))
Assertion
Ref Expression
efginvrel1 (𝐴𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ 𝐴) ∅)
Distinct variable groups:   𝑦,𝑧   𝑣,𝑛,𝑤,𝑦,𝑧   𝑛,𝑀,𝑣,𝑤   𝑛,𝑊,𝑣,𝑤,𝑦,𝑧   𝑦, ,𝑧   𝑛,𝐼,𝑣,𝑤,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑛)   (𝑤,𝑣,𝑛)   𝑇(𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑛)   𝑀(𝑦,𝑧)

Proof of Theorem efginvrel1
Dummy variables 𝑎 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 efgval.w . . . . . . . . . 10 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
2 fviss 6986 . . . . . . . . . 10 ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
31, 2eqsstri 4030 . . . . . . . . 9 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
43sseli 3979 . . . . . . . 8 (𝐴𝑊𝐴 ∈ Word (𝐼 × 2o))
5 revcl 14799 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Word (𝐼 × 2o) → (reverse‘𝐴) ∈ Word (𝐼 × 2o))
64, 5syl 17 . . . . . . 7 (𝐴𝑊 → (reverse‘𝐴) ∈ Word (𝐼 × 2o))
7 efgval2.m . . . . . . . 8 𝑀 = (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o𝑧)⟩)
87efgmf 19731 . . . . . . 7 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
9 revco 14873 . . . . . . 7 (((reverse‘𝐴) ∈ Word (𝐼 × 2o) ∧ 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)) → (𝑀 ∘ (reverse‘(reverse‘𝐴))) = (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))
106, 8, 9sylancl 586 . . . . . 6 (𝐴𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘(reverse‘𝐴))) = (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))
11 revrev 14805 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Word (𝐼 × 2o) → (reverse‘(reverse‘𝐴)) = 𝐴)
124, 11syl 17 . . . . . . 7 (𝐴𝑊 → (reverse‘(reverse‘𝐴)) = 𝐴)
1312coeq2d 5873 . . . . . 6 (𝐴𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘(reverse‘𝐴))) = (𝑀𝐴))
1410, 13eqtr3d 2779 . . . . 5 (𝐴𝑊 → (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))) = (𝑀𝐴))
1514coeq2d 5873 . . . 4 (𝐴𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)))) = (𝑀 ∘ (𝑀𝐴)))
16 wrdf 14557 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ Word (𝐼 × 2o) → 𝐴:(0..^(♯‘𝐴))⟶(𝐼 × 2o))
174, 16syl 17 . . . . . . . 8 (𝐴𝑊𝐴:(0..^(♯‘𝐴))⟶(𝐼 × 2o))
1817ffvelcdmda 7104 . . . . . . 7 ((𝐴𝑊𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴))) → (𝐴𝑐) ∈ (𝐼 × 2o))
197efgmnvl 19732 . . . . . . 7 ((𝐴𝑐) ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀‘(𝑀‘(𝐴𝑐))) = (𝐴𝑐))
2018, 19syl 17 . . . . . 6 ((𝐴𝑊𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴))) → (𝑀‘(𝑀‘(𝐴𝑐))) = (𝐴𝑐))
2120mpteq2dva 5242 . . . . 5 (𝐴𝑊 → (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝑀‘(𝑀‘(𝐴𝑐)))) = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝐴𝑐)))
228ffvelcdmi 7103 . . . . . . 7 ((𝐴𝑐) ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀‘(𝐴𝑐)) ∈ (𝐼 × 2o))
2318, 22syl 17 . . . . . 6 ((𝐴𝑊𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴))) → (𝑀‘(𝐴𝑐)) ∈ (𝐼 × 2o))
24 fcompt 7153 . . . . . . 7 ((𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o) ∧ 𝐴:(0..^(♯‘𝐴))⟶(𝐼 × 2o)) → (𝑀𝐴) = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝑀‘(𝐴𝑐))))
258, 17, 24sylancr 587 . . . . . 6 (𝐴𝑊 → (𝑀𝐴) = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝑀‘(𝐴𝑐))))
268a1i 11 . . . . . . 7 (𝐴𝑊𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o))
2726feqmptd 6977 . . . . . 6 (𝐴𝑊𝑀 = (𝑎 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑀𝑎)))
28 fveq2 6906 . . . . . 6 (𝑎 = (𝑀‘(𝐴𝑐)) → (𝑀𝑎) = (𝑀‘(𝑀‘(𝐴𝑐))))
2923, 25, 27, 28fmptco 7149 . . . . 5 (𝐴𝑊 → (𝑀 ∘ (𝑀𝐴)) = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝑀‘(𝑀‘(𝐴𝑐)))))
3017feqmptd 6977 . . . . 5 (𝐴𝑊𝐴 = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝐴𝑐)))
3121, 29, 303eqtr4d 2787 . . . 4 (𝐴𝑊 → (𝑀 ∘ (𝑀𝐴)) = 𝐴)
3215, 31eqtrd 2777 . . 3 (𝐴𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)))) = 𝐴)
3332oveq2d 7447 . 2 (𝐴𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))) = ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ 𝐴))
34 wrdco 14870 . . . . 5 (((reverse‘𝐴) ∈ Word (𝐼 × 2o) ∧ 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)) → (𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ∈ Word (𝐼 × 2o))
356, 8, 34sylancl 586 . . . 4 (𝐴𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ∈ Word (𝐼 × 2o))
361efgrcl 19733 . . . . 5 (𝐴𝑊 → (𝐼 ∈ V ∧ 𝑊 = Word (𝐼 × 2o)))
3736simprd 495 . . . 4 (𝐴𝑊𝑊 = Word (𝐼 × 2o))
3835, 37eleqtrrd 2844 . . 3 (𝐴𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ∈ 𝑊)
39 efgval.r . . . 4 = ( ~FG𝐼)
40 efgval2.t . . . 4 𝑇 = (𝑣𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀𝑤)”⟩⟩)))
411, 39, 7, 40efginvrel2 19745 . . 3 ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ∈ 𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))) ∅)
4238, 41syl 17 . 2 (𝐴𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))) ∅)
4333, 42eqbrtrrd 5167 1 (𝐴𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ 𝐴) ∅)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wcel 2108  Vcvv 3480  cdif 3948  c0 4333  cop 4632  cotp 4634   class class class wbr 5143  cmpt 5225   I cid 5577   × cxp 5683  ccom 5689  wf 6557  cfv 6561  (class class class)co 7431  cmpo 7433  1oc1o 8499  2oc2o 8500  0cc0 11155  ...cfz 13547  ..^cfzo 13694  chash 14369  Word cword 14552   ++ cconcat 14608   splice csplice 14787  reversecreverse 14796  ⟨“cs2 14880   ~FG cefg 19724
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-ot 4635  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-er 8745  df-ec 8747  df-map 8868  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-n0 12527  df-xnn0 12600  df-z 12614  df-uz 12879  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-hash 14370  df-word 14553  df-lsw 14601  df-concat 14609  df-s1 14634  df-substr 14679  df-pfx 14709  df-splice 14788  df-reverse 14797  df-s2 14887  df-efg 19727
This theorem is referenced by:  frgp0  19778
  Copyright terms: Public domain W3C validator