Theorem efgtlen 19724

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 19720	. . . . . . 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 493	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝑇‘𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)))
7	6	rneqd 5944	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → ran (𝑇‘𝑋) = ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)))
8	7	eleq2d 2812	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋) ↔ 𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩))))
9		eqid 2726	. . . . 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 7457	. . . . 5 ⊢ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩) ∈ V
11	9, 10	elrnmpo 7562	. . . 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 286	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋) ↔ ∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)))
13		fviss 6979	. . . . . . . . 9 ⊢ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
14	1, 13	eqsstri 4014	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
15		simpl 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ 𝑊)
16	14, 15	sselid 3977	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ Word (𝐼 × 2o))
17		elfzuz 13551	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) → 𝑎 ∈ (ℤ≥‘0))
18	17	ad2antrl 726	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (ℤ≥‘0))
19		eluzfz2b 13564	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 ∈ (ℤ≥‘0) ↔ 𝑎 ∈ (0...𝑎))
20	18, 19	sylib 217	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...𝑎))
21		simprl 769	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)))
22		simprr 771	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))
23	3	efgmf 19711	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
24	23	ffvelcdmi 7097	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀‘𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
25	22, 24	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑀‘𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
26	22, 25	s2cld 14880	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩ ∈ Word (𝐼 × 2o))
27	16, 20, 21, 26	spllen 14762	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎))))
28		s2len 14898	. . . . . . . . . 10 ⊢ (♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) = 2
29	28	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) = 2)
30		eluzelcn 12886	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑎 ∈ (ℤ≥‘0) → 𝑎 ∈ ℂ)
31	18, 30	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ ℂ)
32	31	subidd 11609	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑎 − 𝑎) = 0)
33	29, 32	oveq12d 7442	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎)) = (2 − 0))
34		2cn 12339	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ ℂ
35	34	subid1i 11582	. . . . . . . 8 ⊢ (2 − 0) = 2
36	33, 35	eqtrdi 2782	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎)) = 2)
37	36	oveq2d 7440	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎))) = ((♯‘𝑋) + 2))
38	27, 37	eqtrd 2766	. . . . 5 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2))
39		fveqeq2 6910	. . . . 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 246	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
41	40	rexlimdvva 3202	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
42	12, 41	sylbid 239	. 2 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
43	42	imp 405	1 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ 𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋)) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 394   = wceq 1534   ∈ wcel 2099  ∃wrex 3060   ∖ cdif 3944  ⟨cop 4639  ⟨cotp 4641   ↦ cmpt 5236   I cid 5579   × cxp 5680  ran crn 5683  ⟶wf 6550  ‘cfv 6554  (class class class)co 7424   ∈ cmpo 7426  1_oc1o 8489  2_oc2o 8490  ℂcc 11156  0cc0 11158   + caddc 11161   − cmin 11494  2c2 12319  ℤ_≥cuz 12874  ...cfz 13538  ♯chash 14347  Word cword 14522   splice csplice 14757  ⟨“cs2 14850   ~_FG cefg 19704

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2697  ax-rep 5290  ax-sep 5304  ax-nul 5311  ax-pow 5369  ax-pr 5433  ax-un 7746  ax-cnex 11214  ax-resscn 11215  ax-1cn 11216  ax-icn 11217  ax-addcl 11218  ax-addrcl 11219  ax-mulcl 11220  ax-mulrcl 11221  ax-mulcom 11222  ax-addass 11223  ax-mulass 11224  ax-distr 11225  ax-i2m1 11226  ax-1ne0 11227  ax-1rid 11228  ax-rnegex 11229  ax-rrecex 11230  ax-cnre 11231  ax-pre-lttri 11232  ax-pre-lttrn 11233  ax-pre-ltadd 11234  ax-pre-mulgt0 11235

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3464  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3967  df-nul 4326  df-if 4534  df-pw 4609  df-sn 4634  df-pr 4636  df-op 4640  df-ot 4642  df-uni 4914  df-int 4955  df-iun 5003  df-br 5154  df-opab 5216  df-mpt 5237  df-tr 5271  df-id 5580  df-eprel 5586  df-po 5594  df-so 5595  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5688  df-rel 5689  df-cnv 5690  df-co 5691  df-dm 5692  df-rn 5693  df-res 5694  df-ima 5695  df-pred 6312  df-ord 6379  df-on 6380  df-lim 6381  df-suc 6382  df-iota 6506  df-fun 6556  df-fn 6557  df-f 6558  df-f1 6559  df-fo 6560  df-f1o 6561  df-fv 6562  df-riota 7380  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-om 7877  df-1st 8003  df-2nd 8004  df-frecs 8296  df-wrecs 8327  df-recs 8401  df-rdg 8440  df-1o 8496  df-2o 8497  df-er 8734  df-map 8857  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-fin 8978  df-card 9982  df-pnf 11300  df-mnf 11301  df-xr 11302  df-ltxr 11303  df-le 11304  df-sub 11496  df-neg 11497  df-nn 12265  df-2 12327  df-n0 12525  df-z 12611  df-uz 12875  df-fz 13539  df-fzo 13682  df-hash 14348  df-word 14523  df-concat 14579  df-s1 14604  df-substr 14649  df-pfx 14679  df-splice 14758  df-s2 14857

This theorem is referenced by:  efgsfo  19737  efgredlemg  19740  efgredlemd  19742  efgredlem  19745  frgpnabllem1  19871