Theorem efgrelex 19827

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 2762	. . . 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 19826	. . 3 ⊢ ∼ ⊆ {⟨𝑖, 𝑗⟩ ∣ ∃𝑐 ∈ (◡𝑆 “ {𝑖})∃𝑑 ∈ (◡𝑆 “ {𝑗})(𝑐‘0) = (𝑑‘0)}
9	8	ssbri 5155	. 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 19825	. 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 221	1 ⊢ (𝐴 ∼ 𝐵 → ∃𝑎 ∈ (◡𝑆 “ {𝐴})∃𝑏 ∈ (◡𝑆 “ {𝐵})(𝑎‘0) = (𝑏‘0))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1569   ∈ wcel 2142  ∀wral 3078  ∃wrex 3088  {crab 3415   ∖ cdif 3901  ∅c0 4285  {csn 4588  ⟨cop 4594  ⟨cotp 4596  ∪ ciun 4955   class class class wbr 5108  {copab 5172   ↦ cmpt 5191   I cid 5554   × cxp 5658  ^◡ccnv 5659  ran crn 5661   “ cima 5663  ‘cfv 6536  (class class class)co 7412   ∈ cmpo 7414  1_oc1o 8444  2_oc2o 8445  0cc0 11106  1c1 11107   − cmin 11447  ...cfz 13541  ..^cfzo 13689  ♯chash 14373  Word cword 14557   splice csplice 14793  ⟨“cs2 14885   ~_FG cefg 19782

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1103  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4595  df-ot 4597  df-uni 4872  df-int 4912  df-iun 4957  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5555  df-eprel 5560  df-po 5568  df-so 5569  df-fr 5613  df-we 5615  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-rn 5671  df-res 5672  df-ima 5673  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 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-frecs 8276  df-wrecs 8307  df-recs 8356  df-rdg 8395  df-1o 8451  df-2o 8452  df-er 8692  df-ec 8694  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-card 9932  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11449  df-neg 11450  df-nn 12240  df-2 12309  df-n0 12511  df-xnn0 12584  df-z 12598  df-uz 12869  df-rp 13023  df-fz 13542  df-fzo 13690  df-hash 14374  df-word 14558  df-concat 14615  df-s1 14641  df-substr 14686  df-pfx 14716  df-splice 14794  df-s2 14892  df-efg 19785

This theorem is used by:  efgredeu  19828