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

Theorem efgtlen 19667
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 19663 . . . . . . 7 (𝑋𝑊 → ((𝑇𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) ∧ (𝑇𝑋):((0...(♯‘𝑋)) × (𝐼 × 2o))⟶𝑊))
65simpld 494 . . . . . 6 (𝑋𝑊 → (𝑇𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
76rneqd 5895 . . . . 5 (𝑋𝑊 → ran (𝑇𝑋) = ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
87eleq2d 2823 . . . 4 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) ↔ 𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩))))
9 eqid 2737 . . . . 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 7401 . . . . 5 (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) ∈ V
119, 10elrnmpo 7504 . . . 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 6919 . . . . . . . . 9 ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
141, 13eqsstri 3982 . . . . . . . 8 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
15 simpl 482 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋𝑊)
1614, 15sselid 3933 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ Word (𝐼 × 2o))
17 elfzuz 13448 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) → 𝑎 ∈ (ℤ‘0))
1817ad2antrl 729 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (ℤ‘0))
19 eluzfz2b 13461 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ‘0) ↔ 𝑎 ∈ (0...𝑎))
2018, 19sylib 218 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...𝑎))
21 simprl 771 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)))
22 simprr 773 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))
233efgmf 19654 . . . . . . . . . 10 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
2423ffvelcdmi 7037 . . . . . . . . 9 (𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
2522, 24syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑀𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
2622, 25s2cld 14806 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩ ∈ Word (𝐼 × 2o))
2716, 20, 21, 26spllen 14689 . . . . . 6 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎))))
28 s2len 14824 . . . . . . . . . 10 (♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) = 2
2928a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) = 2)
30 eluzelcn 12775 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 ∈ (ℤ‘0) → 𝑎 ∈ ℂ)
3118, 30syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ ℂ)
3231subidd 11492 . . . . . . . . 9 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑎𝑎) = 0)
3329, 32oveq12d 7386 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎)) = (2 − 0))
34 2cn 12232 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
3534subid1i 11465 . . . . . . . 8 (2 − 0) = 2
3633, 35eqtrdi 2788 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎)) = 2)
3736oveq2d 7384 . . . . . 6 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎))) = ((♯‘𝑋) + 2))
3827, 37eqtrd 2772 . . . . 5 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2))
39 fveqeq2 6851 . . . . 5 (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → ((♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2) ↔ (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4038, 39syl5ibrcom 247 . . . 4 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4140rexlimdvva 3195 . . 3 (𝑋𝑊 → (∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4212, 41sylbid 240 . 2 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4342imp 406 1 ((𝑋𝑊𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋)) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1542  wcel 2114  wrex 3062  cdif 3900  cop 4588  cotp 4590  cmpt 5181   I cid 5526   × cxp 5630  ran crn 5633  wf 6496  cfv 6500  (class class class)co 7368  cmpo 7370  1oc1o 8400  2oc2o 8401  cc 11036  0cc0 11038   + caddc 11041  cmin 11376  2c2 12212  cuz 12763  ...cfz 13435  chash 14265  Word cword 14448   splice csplice 14684  ⟨“cs2 14776   ~FG cefg 19647
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 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115
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 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-2o 8408  df-er 8645  df-map 8777  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-card 9863  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-nn 12158  df-2 12220  df-n0 12414  df-z 12501  df-uz 12764  df-fz 13436  df-fzo 13583  df-hash 14266  df-word 14449  df-concat 14506  df-s1 14532  df-substr 14577  df-pfx 14607  df-splice 14685  df-s2 14783
This theorem is referenced by:  efgsfo  19680  efgredlemg  19683  efgredlemd  19685  efgredlem  19688  frgpnabllem1  19814
  Copyright terms: Public domain W3C validator