Theorem efginvrel1 19802

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	⊢ ∼ = ( ~FG ‘𝐼)
efgval2.m	⊢ 𝑀 = (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)
efgval2.t	⊢ 𝑇 = (𝑣 ∈ 𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀‘𝑤)”⟩⟩)))

Assertion

Ref	Expression
efginvrel1	⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → ((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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		efgval.w	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
2		fviss 6958	. . . . . . . . . 10 ⊢ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
3	1, 2	eqsstri 3983	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
4	3	sseli 3933	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → 𝐴 ∈ Word (𝐼 × 2o))
5		revcl 14803	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ Word (𝐼 × 2o) → (reverse‘𝐴) ∈ Word (𝐼 × 2o))
6	4, 5	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (reverse‘𝐴) ∈ Word (𝐼 × 2o))
7		efgval2.m	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑀 = (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)
8	7	efgmf 19787	. . . . . . 7 ⊢ 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
9		revco 14876	. . . . . . 7 ⊢ (((reverse‘𝐴) ∈ Word (𝐼 × 2o) ∧ 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)) → (𝑀 ∘ (reverse‘(reverse‘𝐴))) = (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))
10	6, 8, 9	sylancl 597	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘(reverse‘𝐴))) = (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))
11		revrev 14809	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ Word (𝐼 × 2o) → (reverse‘(reverse‘𝐴)) = 𝐴)
12	4, 11	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (reverse‘(reverse‘𝐴)) = 𝐴)
13	12	coeq2d 5848	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘(reverse‘𝐴))) = (𝑀 ∘ 𝐴))
14	10, 13	eqtr3d 2800	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))) = (𝑀 ∘ 𝐴))
15	14	coeq2d 5848	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)))) = (𝑀 ∘ (𝑀 ∘ 𝐴)))
16		wrdf 14560	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ Word (𝐼 × 2o) → 𝐴:(0..^(♯‘𝐴))⟶(𝐼 × 2o))
17	4, 16	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → 𝐴:(0..^(♯‘𝐴))⟶(𝐼 × 2o))
18	17	ffvelcdmda 7079	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑊 ∧ 𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴))) → (𝐴‘𝑐) ∈ (𝐼 × 2o))
19	7	efgmnvl 19788	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴‘𝑐) ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀‘(𝑀‘(𝐴‘𝑐))) = (𝐴‘𝑐))
20	18, 19	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑊 ∧ 𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴))) → (𝑀‘(𝑀‘(𝐴‘𝑐))) = (𝐴‘𝑐))
21	20	mpteq2dva 5204	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝑀‘(𝑀‘(𝐴‘𝑐)))) = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝐴‘𝑐)))
22	8	ffvelcdmi 7078	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴‘𝑐) ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀‘(𝐴‘𝑐)) ∈ (𝐼 × 2o))
23	18, 22	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑊 ∧ 𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴))) → (𝑀‘(𝐴‘𝑐)) ∈ (𝐼 × 2o))
24		fcompt 7129	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o) ∧ 𝐴:(0..^(♯‘𝐴))⟶(𝐼 × 2o)) → (𝑀 ∘ 𝐴) = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝑀‘(𝐴‘𝑐))))
25	8, 17, 24	sylancr 598	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ 𝐴) = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝑀‘(𝐴‘𝑐))))
26	8	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o))
27	26	feqmptd 6949	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → 𝑀 = (𝑎 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑀‘𝑎)))
28		fveq2 6881	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = (𝑀‘(𝐴‘𝑐)) → (𝑀‘𝑎) = (𝑀‘(𝑀‘(𝐴‘𝑐))))
29	23, 25, 27, 28	fmptco 7125	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ (𝑀 ∘ 𝐴)) = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝑀‘(𝑀‘(𝐴‘𝑐)))))
30	17	feqmptd 6949	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → 𝐴 = (𝑐 ∈ (0..^(♯‘𝐴)) ↦ (𝐴‘𝑐)))
31	21, 29, 30	3eqtr4d 2808	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ (𝑀 ∘ 𝐴)) = 𝐴)
32	15, 31	eqtrd 2798	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)))) = 𝐴)
33	32	oveq2d 7426	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))) = ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ 𝐴))
34		wrdco 14873	. . . . 5 ⊢ (((reverse‘𝐴) ∈ Word (𝐼 × 2o) ∧ 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)) → (𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ∈ Word (𝐼 × 2o))
35	6, 8, 34	sylancl 597	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ∈ Word (𝐼 × 2o))
36	1	efgrcl 19789	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝐼 ∈ V ∧ 𝑊 = Word (𝐼 × 2o)))
37	36	simprd 500	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → 𝑊 = Word (𝐼 × 2o))
38	35, 37	eleqtrrd 2866	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → (𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ∈ 𝑊)
39		efgval.r	. . . 4 ⊢ ∼ = ( ~FG ‘𝐼)
40		efgval2.t	. . . 4 ⊢ 𝑇 = (𝑣 ∈ 𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀‘𝑤)”⟩⟩)))
41	1, 39, 7, 40	efginvrel2 19801	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ∈ 𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))) ∼ ∅)
42	38, 41	syl 18	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ (𝑀 ∘ (reverse‘(𝑀 ∘ (reverse‘𝐴))))) ∼ ∅)
43	33, 42	eqbrtrrd 5135	1 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑊 → ((𝑀 ∘ (reverse‘𝐴)) ++ 𝐴) ∼ ∅)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143  Vcvv 3455   ∖ cdif 3902  ∅c0 4286  ⟨cop 4595  ⟨cotp 4597   class class class wbr 5109   ↦ cmpt 5192   I cid 5555   × cxp 5659   ∘ ccom 5665  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   ∈ cmpo 7412  1_oc1o 8442  2_oc2o 8443  0cc0 11104  ...cfz 13539  ..^cfzo 13687  ♯chash 14371  Word cword 14555   ++ cconcat 14612   splice csplice 14791  reversecreverse 14800  ⟨“cs2 14883   ~_FG cefg 19780

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11160  ax-resscn 11161  ax-1cn 11162  ax-icn 11163  ax-addcl 11164  ax-addrcl 11165  ax-mulcl 11166  ax-mulrcl 11167  ax-mulcom 11168  ax-addass 11169  ax-mulass 11170  ax-distr 11171  ax-i2m1 11172  ax-1ne0 11173  ax-1rid 11174  ax-rnegex 11175  ax-rrecex 11176  ax-cnre 11177  ax-pre-lttri 11178  ax-pre-lttrn 11179  ax-pre-ltadd 11180  ax-pre-mulgt0 11181

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-ot 4598  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-er 8690  df-ec 8692  df-map 8822  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-card 9930  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11447  df-neg 11448  df-nn 12238  df-n0 12509  df-xnn0 12582  df-z 12596  df-uz 12867  df-fz 13540  df-fzo 13688  df-hash 14372  df-word 14556  df-lsw 14605  df-concat 14613  df-s1 14639  df-substr 14684  df-pfx 14714  df-splice 14792  df-reverse 14801  df-s2 14890  df-efg 19783

This theorem is used by:  frgp0  19834