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	⊢ ∼ = ( ~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 19504	. . . . . . 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 495	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝑇‘𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)))
7	6	rneqd 5893	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → ran (𝑇‘𝑋) = ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)))
8	7	eleq2d 2823	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋) ↔ 𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩))))
9		eqid 2736	. . . . 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 7390	. . . . 5 ⊢ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩) ∈ V
11	9, 10	elrnmpo 7492	. . . 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 6918	. . . . . . . . 9 ⊢ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
14	1, 13	eqsstri 3978	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
15		simpl 483	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ 𝑊)
16	14, 15	sselid 3942	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ Word (𝐼 × 2o))
17		elfzuz 13437	. . . . . . . . 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 13450	. . . . . . . 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 19495	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
24	23	ffvelcdmi 7034	. . . . . . . . 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 14760	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩ ∈ Word (𝐼 × 2o))
27	16, 20, 21, 26	spllen 14642	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎))))
28		s2len 14778	. . . . . . . . . 10 ⊢ (♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) = 2
29	28	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) = 2)
30		eluzelcn 12775	. . . . . . . . . . 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 11500	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑎 − 𝑎) = 0)
33	29, 32	oveq12d 7375	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎)) = (2 − 0))
34		2cn 12228	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ ℂ
35	34	subid1i 11473	. . . . . . . 8 ⊢ (2 − 0) = 2
36	33, 35	eqtrdi 2792	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎)) = 2)
37	36	oveq2d 7373	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩) − (𝑎 − 𝑎))) = ((♯‘𝑋) + 2))
38	27, 37	eqtrd 2776	. . . . 5 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀‘𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2))
39		fveqeq2 6851	. . . . 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 3205	. . 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 407	1 ⊢ ((𝑋 ∈ 𝑊 ∧ 𝐴 ∈ ran (𝑇‘𝑋)) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2))

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  1_oc1o 8405  2_oc2o 8406  ℂcc 11049  0cc0 11051   + caddc 11054   − cmin 11385  2c2 12208  ℤ_≥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