Theorem efgrelex 19720

Description: If two words 𝐴, 𝐵 are related under the free group equivalence, then there exist two extension sequences 𝑎, 𝑏 such that 𝑎 ends at 𝐴, 𝑏 ends at 𝐵, and 𝑎 and 𝐵 have the same starting point. (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)”⟩⟩)))
efgred.d	⊢ 𝐷 = (𝑊 ∖ ∪ 𝑥 ∈ 𝑊 ran (𝑇‘𝑥))
efgred.s	⊢ 𝑆 = (𝑚 ∈ {𝑡 ∈ (Word 𝑊 ∖ {∅}) ∣ ((𝑡‘0) ∈ 𝐷 ∧ ∀𝑘 ∈ (1..^(♯‘𝑡))(𝑡‘𝑘) ∈ ran (𝑇‘(𝑡‘(𝑘 − 1))))} ↦ (𝑚‘((♯‘𝑚) − 1)))

Assertion

Ref	Expression
efgrelex	⊢ (𝐴 ∼ 𝐵 → ∃𝑎 ∈ (◡𝑆 “ {𝐴})∃𝑏 ∈ (◡𝑆 “ {𝐵})(𝑎‘0) = (𝑏‘0))

Distinct variable groups:   𝑎,𝑏,𝐴   𝑦,𝑎,𝑧,𝑏   𝑡,𝑛,𝑣,𝑤,𝑦,𝑧   𝑚,𝑎,𝑛,𝑡,𝑣,𝑤,𝑥,𝑀,𝑏   𝑘,𝑎,𝑇,𝑏,𝑚,𝑡,𝑥   𝑊,𝑎,𝑏   𝑘,𝑛,𝑣,𝑤,𝑦,𝑧,𝑊,𝑚,𝑡,𝑥   ∼ ,𝑎,𝑏,𝑚,𝑡,𝑥,𝑦,𝑧   𝐵,𝑎,𝑏   𝑆,𝑎,𝑏   𝐼,𝑎,𝑏,𝑚,𝑛,𝑡,𝑣,𝑤,𝑥,𝑦,𝑧   𝐷,𝑎,𝑏,𝑚,𝑡

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑡,𝑘,𝑚,𝑛)   𝐵(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑡,𝑘,𝑚,𝑛)   𝐷(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑘,𝑛)   ∼ (𝑤,𝑣,𝑘,𝑛)   𝑆(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑡,𝑘,𝑚,𝑛)   𝑇(𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑛)   𝐼(𝑘)   𝑀(𝑦,𝑧,𝑘)

Proof of Theorem efgrelex

Dummy variables 𝑐 𝑑 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		efgval.w	. . . 4 ⊢ 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
2		efgval.r	. . . 4 ⊢ ∼ = ( ~FG ‘𝐼)
3		efgval2.m	. . . 4 ⊢ 𝑀 = (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)
4		efgval2.t	. . . 4 ⊢ 𝑇 = (𝑣 ∈ 𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀‘𝑤)”⟩⟩)))
5		efgred.d	. . . 4 ⊢ 𝐷 = (𝑊 ∖ ∪ 𝑥 ∈ 𝑊 ran (𝑇‘𝑥))
6		efgred.s	. . . 4 ⊢ 𝑆 = (𝑚 ∈ {𝑡 ∈ (Word 𝑊 ∖ {∅}) ∣ ((𝑡‘0) ∈ 𝐷 ∧ ∀𝑘 ∈ (1..^(♯‘𝑡))(𝑡‘𝑘) ∈ ran (𝑇‘(𝑡‘(𝑘 − 1))))} ↦ (𝑚‘((♯‘𝑚) − 1)))
7		eqid 2741	. . . 4 ⊢ {⟨𝑖, 𝑗⟩ ∣ ∃𝑐 ∈ (◡𝑆 “ {𝑖})∃𝑑 ∈ (◡𝑆 “ {𝑗})(𝑐‘0) = (𝑑‘0)} = {⟨𝑖, 𝑗⟩ ∣ ∃𝑐 ∈ (◡𝑆 “ {𝑖})∃𝑑 ∈ (◡𝑆 “ {𝑗})(𝑐‘0) = (𝑑‘0)}
8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	efgrelexlemb 19719	. . 3 ⊢ ∼ ⊆ {⟨𝑖, 𝑗⟩ ∣ ∃𝑐 ∈ (◡𝑆 “ {𝑖})∃𝑑 ∈ (◡𝑆 “ {𝑗})(𝑐‘0) = (𝑑‘0)}
9	8	ssbri 5119	. 2 ⊢ (𝐴 ∼ 𝐵 → 𝐴{⟨𝑖, 𝑗⟩ ∣ ∃𝑐 ∈ (◡𝑆 “ {𝑖})∃𝑑 ∈ (◡𝑆 “ {𝑗})(𝑐‘0) = (𝑑‘0)}𝐵)
10	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	efgrelexlema 19718	. 2 ⊢ (𝐴{⟨𝑖, 𝑗⟩ ∣ ∃𝑐 ∈ (◡𝑆 “ {𝑖})∃𝑑 ∈ (◡𝑆 “ {𝑗})(𝑐‘0) = (𝑑‘0)}𝐵 ↔ ∃𝑎 ∈ (◡𝑆 “ {𝐴})∃𝑏 ∈ (◡𝑆 “ {𝐵})(𝑎‘0) = (𝑏‘0))
11	9, 10	sylib 220	1 ⊢ (𝐴 ∼ 𝐵 → ∃𝑎 ∈ (◡𝑆 “ {𝐴})∃𝑏 ∈ (◡𝑆 “ {𝐵})(𝑎‘0) = (𝑏‘0))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 397   = wceq 1548   ∈ wcel 2121  ∀wral 3055  ∃wrex 3065  {crab 3393   ∖ cdif 3881  ∅c0 4263  {csn 4557  ⟨cop 4563  ⟨cotp 4565  ∪ ciun 4923   class class class wbr 5074  {copab 5136   ↦ cmpt 5155   I cid 5514   × cxp 5618  ^◡ccnv 5619  ran crn 5621   “ cima 5623  ‘cfv 6488  (class class class)co 7359   ∈ cmpo 7361  1_oc1o 8392  2_oc2o 8393  0cc0 11034  1c1 11035   − cmin 11373  ...cfz 13456  ..^cfzo 13603  ♯chash 14287  Word cword 14470   splice csplice 14706  ⟨“cs2 14798   ~_FG cefg 19675

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713  ax-rep 5201  ax-sep 5220  ax-nul 5230  ax-pow 5296  ax-pr 5364  ax-un 7681  ax-cnex 11090  ax-resscn 11091  ax-1cn 11092  ax-icn 11093  ax-addcl 11094  ax-addrcl 11095  ax-mulcl 11096  ax-mulrcl 11097  ax-mulcom 11098  ax-addass 11099  ax-mulass 11100  ax-distr 11101  ax-i2m1 11102  ax-1ne0 11103  ax-1rid 11104  ax-rnegex 11105  ax-rrecex 11106  ax-cnre 11107  ax-pre-lttri 11108  ax-pre-lttrn 11109  ax-pre-ltadd 11110  ax-pre-mulgt0 11111

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-3or 1094  df-3an 1095  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3066  df-reu 3347  df-rab 3394  df-v 3435  df-sbc 3725  df-csb 3833  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3904  df-nul 4264  df-if 4457  df-pw 4533  df-sn 4558  df-pr 4560  df-op 4564  df-ot 4566  df-uni 4841  df-int 4880  df-iun 4925  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5156  df-tr 5182  df-id 5515  df-eprel 5520  df-po 5528  df-so 5529  df-fr 5573  df-we 5575  df-xp 5626  df-rel 5627  df-cnv 5628  df-co 5629  df-dm 5630  df-rn 5631  df-res 5632  df-ima 5633  df-pred 6255  df-ord 6316  df-on 6317  df-lim 6318  df-suc 6319  df-iota 6444  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-riota 7316  df-ov 7362  df-oprab 7363  df-mpo 7364  df-om 7810  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-frecs 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-er 8637  df-ec 8639  df-map 8769  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-card 9858  df-pnf 11177  df-mnf 11178  df-xr 11179  df-ltxr 11180  df-le 11181  df-sub 11375  df-neg 11376  df-nn 12170  df-2 12239  df-n0 12433  df-xnn0 12506  df-z 12520  df-uz 12784  df-rp 12938  df-fz 13457  df-fzo 13604  df-hash 14288  df-word 14471  df-concat 14528  df-s1 14554  df-substr 14599  df-pfx 14629  df-splice 14707  df-s2 14805  df-efg 19678

This theorem is referenced by:  efgredeu  19721