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

Theorem efgtlen 19332
Description: Value of the free group construction. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Sep-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
efgtlen ((𝑋𝑊𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋)) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2))
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)   𝑋(𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑛)

Proof of Theorem efgtlen
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 efgval.w . . . . . . . 8 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
2 efgval.r . . . . . . . 8 = ( ~FG𝐼)
3 efgval2.m . . . . . . . 8 𝑀 = (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o𝑧)⟩)
4 efgval2.t . . . . . . . 8 𝑇 = (𝑣𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀𝑤)”⟩⟩)))
51, 2, 3, 4efgtf 19328 . . . . . . 7 (𝑋𝑊 → ((𝑇𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) ∧ (𝑇𝑋):((0...(♯‘𝑋)) × (𝐼 × 2o))⟶𝑊))
65simpld 495 . . . . . 6 (𝑋𝑊 → (𝑇𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
76rneqd 5847 . . . . 5 (𝑋𝑊 → ran (𝑇𝑋) = ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
87eleq2d 2824 . . . 4 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) ↔ 𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩))))
9 eqid 2738 . . . . 5 (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩))
10 ovex 7308 . . . . 5 (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) ∈ V
119, 10elrnmpo 7410 . . . 4 (𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) ↔ ∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩))
128, 11bitrdi 287 . . 3 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) ↔ ∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
13 fviss 6845 . . . . . . . . 9 ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
141, 13eqsstri 3955 . . . . . . . 8 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
15 simpl 483 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋𝑊)
1614, 15sselid 3919 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ Word (𝐼 × 2o))
17 elfzuz 13252 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) → 𝑎 ∈ (ℤ‘0))
1817ad2antrl 725 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (ℤ‘0))
19 eluzfz2b 13265 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ‘0) ↔ 𝑎 ∈ (0...𝑎))
2018, 19sylib 217 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...𝑎))
21 simprl 768 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)))
22 simprr 770 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))
233efgmf 19319 . . . . . . . . . 10 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
2423ffvelrni 6960 . . . . . . . . 9 (𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
2522, 24syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑀𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
2622, 25s2cld 14584 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩ ∈ Word (𝐼 × 2o))
2716, 20, 21, 26spllen 14467 . . . . . 6 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎))))
28 s2len 14602 . . . . . . . . . 10 (♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) = 2
2928a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) = 2)
30 eluzelcn 12594 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 ∈ (ℤ‘0) → 𝑎 ∈ ℂ)
3118, 30syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ ℂ)
3231subidd 11320 . . . . . . . . 9 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑎𝑎) = 0)
3329, 32oveq12d 7293 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎)) = (2 − 0))
34 2cn 12048 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
3534subid1i 11293 . . . . . . . 8 (2 − 0) = 2
3633, 35eqtrdi 2794 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎)) = 2)
3736oveq2d 7291 . . . . . 6 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎))) = ((♯‘𝑋) + 2))
3827, 37eqtrd 2778 . . . . 5 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2))
39 fveqeq2 6783 . . . . 5 (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → ((♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2) ↔ (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4038, 39syl5ibrcom 246 . . . 4 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4140rexlimdvva 3223 . . 3 (𝑋𝑊 → (∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4212, 41sylbid 239 . 2 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4342imp 407 1 ((𝑋𝑊𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋)) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 396   = wceq 1539  wcel 2106  wrex 3065  cdif 3884  cop 4567  cotp 4569  cmpt 5157   I cid 5488   × cxp 5587  ran crn 5590  wf 6429  cfv 6433  (class class class)co 7275  cmpo 7277  1oc1o 8290  2oc2o 8291  cc 10869  0cc0 10871   + caddc 10874  cmin 11205  2c2 12028  cuz 12582  ...cfz 13239  chash 14044  Word cword 14217   splice csplice 14462  ⟨“cs2 14554   ~FG cefg 19312
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-ot 4570  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-2o 8298  df-er 8498  df-map 8617  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-2 12036  df-n0 12234  df-z 12320  df-uz 12583  df-fz 13240  df-fzo 13383  df-hash 14045  df-word 14218  df-concat 14274  df-s1 14301  df-substr 14354  df-pfx 14384  df-splice 14463  df-s2 14561
This theorem is referenced by:  efgsfo  19345  efgredlemg  19348  efgredlemd  19350  efgredlem  19353  frgpnabllem1  19474
  Copyright terms: Public domain W3C validator