Theorem efgrelex 19697

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 2737	. . . 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 19696	. . 3 ⊢ ∼ ⊆ {⟨𝑖, 𝑗⟩ ∣ ∃𝑐 ∈ (◡𝑆 “ {𝑖})∃𝑑 ∈ (◡𝑆 “ {𝑗})(𝑐‘0) = (𝑑‘0)}
9	8	ssbri 5145	. 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 19695	. 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 218	1 ⊢ (𝐴 ∼ 𝐵 → ∃𝑎 ∈ (◡𝑆 “ {𝐴})∃𝑏 ∈ (◡𝑆 “ {𝐵})(𝑎‘0) = (𝑏‘0))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3052  ∃wrex 3062  {crab 3401   ∖ cdif 3900  ∅c0 4287  {csn 4582  ⟨cop 4588  ⟨cotp 4590  ∪ ciun 4948   class class class wbr 5100  {copab 5162   ↦ cmpt 5181   I cid 5528   × cxp 5632  ^◡ccnv 5633  ran crn 5635   “ cima 5637  ‘cfv 6502  (class class class)co 7370   ∈ cmpo 7372  1_oc1o 8402  2_oc2o 8403  0cc0 11040  1c1 11041   − cmin 11378  ...cfz 13437  ..^cfzo 13584  ♯chash 14267  Word cword 14450   splice csplice 14686  ⟨“cs2 14778   ~_FG cefg 19652

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5245  ax-nul 5255  ax-pow 5314  ax-pr 5381  ax-un 7692  ax-cnex 11096  ax-resscn 11097  ax-1cn 11098  ax-icn 11099  ax-addcl 11100  ax-addrcl 11101  ax-mulcl 11102  ax-mulrcl 11103  ax-mulcom 11104  ax-addass 11105  ax-mulass 11106  ax-distr 11107  ax-i2m1 11108  ax-1ne0 11109  ax-1rid 11110  ax-rnegex 11111  ax-rrecex 11112  ax-cnre 11113  ax-pre-lttri 11114  ax-pre-lttrn 11115  ax-pre-ltadd 11116  ax-pre-mulgt0 11117

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-ot 4591  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5529  df-eprel 5534  df-po 5542  df-so 5543  df-fr 5587  df-we 5589  df-xp 5640  df-rel 5641  df-cnv 5642  df-co 5643  df-dm 5644  df-rn 5645  df-res 5646  df-ima 5647  df-pred 6269  df-ord 6330  df-on 6331  df-lim 6332  df-suc 6333  df-iota 6458  df-fun 6504  df-fn 6505  df-f 6506  df-f1 6507  df-fo 6508  df-f1o 6509  df-fv 6510  df-riota 7327  df-ov 7373  df-oprab 7374  df-mpo 7375  df-om 7821  df-1st 7945  df-2nd 7946  df-frecs 8235  df-wrecs 8266  df-recs 8315  df-rdg 8353  df-1o 8409  df-2o 8410  df-er 8647  df-ec 8649  df-map 8779  df-en 8898  df-dom 8899  df-sdom 8900  df-fin 8901  df-card 9865  df-pnf 11182  df-mnf 11183  df-xr 11184  df-ltxr 11185  df-le 11186  df-sub 11380  df-neg 11381  df-nn 12160  df-2 12222  df-n0 12416  df-xnn0 12489  df-z 12503  df-uz 12766  df-rp 12920  df-fz 13438  df-fzo 13585  df-hash 14268  df-word 14451  df-concat 14508  df-s1 14534  df-substr 14579  df-pfx 14609  df-splice 14687  df-s2 14785  df-efg 19655

This theorem is referenced by:  efgredeu  19698