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

Theorem efgtlen 19508
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 19504 . . . . . . 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 5893 . . . . 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 2736 . . . . 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 7390 . . . . 5 (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) ∈ V
119, 10elrnmpo 7492 . . . 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 286 . . 3 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) ↔ ∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
13 fviss 6918 . . . . . . . . 9 ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
141, 13eqsstri 3978 . . . . . . . 8 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
15 simpl 483 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋𝑊)
1614, 15sselid 3942 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ Word (𝐼 × 2o))
17 elfzuz 13437 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) → 𝑎 ∈ (ℤ‘0))
1817ad2antrl 726 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (ℤ‘0))
19 eluzfz2b 13450 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ‘0) ↔ 𝑎 ∈ (0...𝑎))
2018, 19sylib 217 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...𝑎))
21 simprl 769 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)))
22 simprr 771 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))
233efgmf 19495 . . . . . . . . . 10 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
2423ffvelcdmi 7034 . . . . . . . . 9 (𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
2522, 24syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑀𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
2622, 25s2cld 14760 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩ ∈ Word (𝐼 × 2o))
2716, 20, 21, 26spllen 14642 . . . . . 6 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎))))
28 s2len 14778 . . . . . . . . . 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 11500 . . . . . . . . 9 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑎𝑎) = 0)
3329, 32oveq12d 7375 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎)) = (2 − 0))
34 2cn 12228 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
3534subid1i 11473 . . . . . . . 8 (2 − 0) = 2
3633, 35eqtrdi 2792 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎)) = 2)
3736oveq2d 7373 . . . . . 6 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎))) = ((♯‘𝑋) + 2))
3827, 37eqtrd 2776 . . . . 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 246 . . . 4 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4140rexlimdvva 3205 . . 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 1541  wcel 2106  wrex 3073  cdif 3907  cop 4592  cotp 4594  cmpt 5188   I cid 5530   × cxp 5631  ran crn 5634  wf 6492  cfv 6496  (class class class)co 7357  cmpo 7359  1oc1o 8405  2oc2o 8406  cc 11049  0cc0 11051   + caddc 11054  cmin 11385  2c2 12208  cuz 12763  ...cfz 13424  chash 14230  Word cword 14402   splice csplice 14637  ⟨“cs2 14730   ~FG cefg 19488
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-ot 4595  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-2o 8413  df-er 8648  df-map 8767  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-card 9875  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-nn 12154  df-2 12216  df-n0 12414  df-z 12500  df-uz 12764  df-fz 13425  df-fzo 13568  df-hash 14231  df-word 14403  df-concat 14459  df-s1 14484  df-substr 14529  df-pfx 14559  df-splice 14638  df-s2 14737
This theorem is referenced by:  efgsfo  19521  efgredlemg  19524  efgredlemd  19526  efgredlem  19529  frgpnabllem1  19651
  Copyright terms: Public domain W3C validator