Theorem efgtlen 19952

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	⊢ ∼ = ( ~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)”⟩⟩)))

Assertion

Ref	Expression
efgtlen	⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ 𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋)) → (♯‘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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		efgval.w	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
2		efgval.r	. . . . . . . 8 ⊢ ∼ = ( ~FG ‘𝐼)
3		efgval2.m	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑀 = (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)
4		efgval2.t	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑇 = (𝑣 ∈ 𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀‘𝑤)”⟩⟩)))
5	1, 2, 3, 4	efgtf 19948	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → ((𝑇‘𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) ∧ (𝑇‘𝑋):((0...(♯‘𝑋)) × (𝐼 × 2o))⟶𝑊))
6	5	simpld 500	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝑇‘𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)))
7	6	rneqd 5924	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → ran (𝑇‘𝑋) = ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)))
8	7	eleq2d 2849	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋) ↔ 𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩))))
9		eqid 2763	. . . . 5 ⊢ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩))
10		ovex 7460	. . . . 5 ⊢ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩) ∈ V
11	9, 10	elrnmpo 7563	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) ↔ ∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩))
12	8, 11	bitrdi 290	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋) ↔ ∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)))
13		fviss 6970	. . . . . . . . 9 ⊢ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
14	1, 13	eqsstri 3958	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
15		simpl 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ 𝑊)
16	14, 15	sselid 3910	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ Word (𝐼 × 2o))
17		elfzuz 13662	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) → 𝑎 ∈ (ℤ≥‘0))
18	17	ad2antrl 741	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (ℤ≥‘0))
19		eluzfz2b 13676	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 ∈ (ℤ≥‘0) ↔ 𝑎 ∈ (0...𝑎))
20	18, 19	sylib 221	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...𝑎))
21		simprl 783	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)))
22		simprr 785	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))
23	3	efgmf 19939	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
24	23	ffvelcdmi 7091	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀‘𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
25	22, 24	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑀‘𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
26	22, 25	s2cld 15033	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩ ∈ Word (𝐼 × 2o))
27	16, 20, 21, 26	spllen 14914	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎))))
28		s2len 15051	. . . . . . . . . 10 ⊢ (♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) = 2
29	28	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) = 2)
30		eluzelcn 12987	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑎 ∈ (ℤ≥‘0) → 𝑎 ∈ ℂ)
31	18, 30	syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ ℂ)
32	31	subidd 11667	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑎 − 𝑎) = 0)
33	29, 32	oveq12d 7445	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎)) = (2 − 0))
34		2cn 12428	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ ℂ
35	34	subid1i 11640	. . . . . . . 8 ⊢ (2 − 0) = 2
36	33, 35	eqtrdi 2814	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎)) = 2)
37	36	oveq2d 7443	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎))) = ((♯‘𝑋) + 2))
38	27, 37	eqtrd 2798	. . . . 5 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2))
39		fveqeq2 6902	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩) → ((♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2) ↔ (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2)))
40	38, 39	syl5ibrcom 250	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
41	40	rexlimdvva 3222	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
42	12, 41	sylbid 243	. 2 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
43	42	imp 412	1 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ 𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋)) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2146  ∃wrex 3089   ∖ cdif 4047  ⟨cop 4837  ⟨cotp 4860   ↦ cmpt 5188   I cid 5548   × cxp 5652  ran crn 5655  ⟶wf 6542  ‘cfv 6546  (class class class)co 7427   ∈ cmpo 7429  1_oc1o 8480  2_oc2o 8481  ℂcc 11208  0cc0 11210   + caddc 11213   − cmin 11551  2c2 12407  ℤ_≥cuz 12975  ...cfz 13649  ♯chash 14484  Word cword 14668   splice csplice 14909  ⟨“cs2 15003   ~_FG cefg 19932

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5262  ax-pow 5330  ax-pr 5394  ax-un 7758  ax-cnex 11266  ax-resscn 11267  ax-1cn 11268  ax-icn 11269  ax-addcl 11270  ax-addrcl 11271  ax-mulcl 11272  ax-mulrcl 11273  ax-mulcom 11274  ax-addass 11275  ax-mulass 11276  ax-distr 11277  ax-i2m1 11278  ax-1ne0 11279  ax-1rid 11280  ax-rnegex 11281  ax-rrecex 11282  ax-cnre 11283  ax-pre-lttri 11284  ax-pre-lttrn 11285  ax-pre-ltadd 11286  ax-pre-mulgt0 11287

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3455  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-ss 3900  df-pss 4016  df-dif 4049  df-in 4093  df-un 4153  df-nul 4281  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4838  df-ot 4861  df-uni 4870  df-int 4910  df-iun 4955  df-br 5106  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5549  df-eprel 5554  df-po 5562  df-so 5563  df-fr 5607  df-we 5609  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6310  df-ord 6371  df-on 6372  df-lim 6373  df-suc 6374  df-iota 6500  df-fun 6548  df-fn 6549  df-f 6550  df-f1 6551  df-fo 6552  df-f1o 6553  df-fv 6554  df-riota 7384  df-ov 7430  df-oprab 7431  df-mpo 7432  df-om 7885  df-1st 8008  df-2nd 8009  df-frecs 8310  df-wrecs 8341  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8487  df-2o 8488  df-er 8728  df-map 8860  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-card 10030  df-pnf 11355  df-mnf 11356  df-xr 11357  df-ltxr 11358  df-le 11359  df-sub 11553  df-neg 11554  df-nn 12346  df-2 12415  df-n0 12617  df-z 12704  df-uz 12976  df-fz 13650  df-fzo 13799  df-hash 14485  df-word 14669  df-concat 14726  df-s1 14753  df-substr 14800  df-pfx 14832  df-splice 14910  df-s2 15010

This theorem is used by:  efgsfo  19965  efgredlemg  19968  efgredlemd  19970  efgredlem  19973  frgpnabllem1  20099