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

Theorem frgpadd 19679
Description: Addition in the free group is given by concatenation. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
frgpadd.w 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
frgpadd.g 𝐺 = (freeGrp‘𝐼)
frgpadd.r = ( ~FG𝐼)
frgpadd.n + = (+g𝐺)
Assertion
Ref Expression
frgpadd ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → ([𝐴] + [𝐵] ) = [(𝐴 ++ 𝐵)] )

Proof of Theorem frgpadd
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl 482 . . 3 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → 𝐴𝑊)
2 simpr 484 . . 3 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → 𝐵𝑊)
3 frgpadd.w . . . . . . . 8 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
43efgrcl 19631 . . . . . . 7 (𝐴𝑊 → (𝐼 ∈ V ∧ 𝑊 = Word (𝐼 × 2o)))
54adantr 480 . . . . . 6 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → (𝐼 ∈ V ∧ 𝑊 = Word (𝐼 × 2o)))
65simpld 494 . . . . 5 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → 𝐼 ∈ V)
7 frgpadd.g . . . . . 6 𝐺 = (freeGrp‘𝐼)
8 eqid 2731 . . . . . 6 (freeMnd‘(𝐼 × 2o)) = (freeMnd‘(𝐼 × 2o))
9 frgpadd.r . . . . . 6 = ( ~FG𝐼)
107, 8, 9frgpval 19674 . . . . 5 (𝐼 ∈ V → 𝐺 = ((freeMnd‘(𝐼 × 2o)) /s ))
116, 10syl 17 . . . 4 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → 𝐺 = ((freeMnd‘(𝐼 × 2o)) /s ))
125simprd 495 . . . . 5 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → 𝑊 = Word (𝐼 × 2o))
13 2on 8486 . . . . . . 7 2o ∈ On
14 xpexg 7741 . . . . . . 7 ((𝐼 ∈ V ∧ 2o ∈ On) → (𝐼 × 2o) ∈ V)
156, 13, 14sylancl 585 . . . . . 6 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → (𝐼 × 2o) ∈ V)
16 eqid 2731 . . . . . . 7 (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))) = (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))
178, 16frmdbas 18775 . . . . . 6 ((𝐼 × 2o) ∈ V → (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))) = Word (𝐼 × 2o))
1815, 17syl 17 . . . . 5 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))) = Word (𝐼 × 2o))
1912, 18eqtr4d 2774 . . . 4 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → 𝑊 = (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))))
203, 9efger 19634 . . . . 5 Er 𝑊
2120a1i 11 . . . 4 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → Er 𝑊)
228frmdmnd 18782 . . . . 5 ((𝐼 × 2o) ∈ V → (freeMnd‘(𝐼 × 2o)) ∈ Mnd)
2315, 22syl 17 . . . 4 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → (freeMnd‘(𝐼 × 2o)) ∈ Mnd)
24 eqid 2731 . . . . . 6 (+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))) = (+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))
257, 8, 9, 24frgpcpbl 19675 . . . . 5 ((𝑎 𝑏𝑐 𝑑) → (𝑎(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝑐) (𝑏(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝑑))
2625a1i 11 . . . 4 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → ((𝑎 𝑏𝑐 𝑑) → (𝑎(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝑐) (𝑏(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝑑)))
2723adantr 480 . . . . . 6 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ (𝑏𝑊𝑑𝑊)) → (freeMnd‘(𝐼 × 2o)) ∈ Mnd)
28 simprl 768 . . . . . . 7 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ (𝑏𝑊𝑑𝑊)) → 𝑏𝑊)
2919adantr 480 . . . . . . 7 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ (𝑏𝑊𝑑𝑊)) → 𝑊 = (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))))
3028, 29eleqtrd 2834 . . . . . 6 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ (𝑏𝑊𝑑𝑊)) → 𝑏 ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))))
31 simprr 770 . . . . . . 7 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ (𝑏𝑊𝑑𝑊)) → 𝑑𝑊)
3231, 29eleqtrd 2834 . . . . . 6 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ (𝑏𝑊𝑑𝑊)) → 𝑑 ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))))
3316, 24mndcl 18673 . . . . . 6 (((freeMnd‘(𝐼 × 2o)) ∈ Mnd ∧ 𝑏 ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))) → (𝑏(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝑑) ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))))
3427, 30, 32, 33syl3anc 1370 . . . . 5 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ (𝑏𝑊𝑑𝑊)) → (𝑏(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝑑) ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))))
3534, 29eleqtrrd 2835 . . . 4 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ (𝑏𝑊𝑑𝑊)) → (𝑏(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝑑) ∈ 𝑊)
36 frgpadd.n . . . 4 + = (+g𝐺)
3711, 19, 21, 23, 26, 35, 24, 36qusaddval 17506 . . 3 (((𝐴𝑊𝐵𝑊) ∧ 𝐴𝑊𝐵𝑊) → ([𝐴] + [𝐵] ) = [(𝐴(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝐵)] )
381, 2, 37mpd3an23 1462 . 2 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → ([𝐴] + [𝐵] ) = [(𝐴(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝐵)] )
391, 19eleqtrd 2834 . . . 4 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → 𝐴 ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))))
402, 19eleqtrd 2834 . . . 4 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → 𝐵 ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))))
418, 16, 24frmdadd 18778 . . . 4 ((𝐴 ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o))) ∧ 𝐵 ∈ (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))) → (𝐴(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝐵) = (𝐴 ++ 𝐵))
4239, 40, 41syl2anc 583 . . 3 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → (𝐴(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝐵) = (𝐴 ++ 𝐵))
4342eceq1d 8748 . 2 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → [(𝐴(+g‘(freeMnd‘(𝐼 × 2o)))𝐵)] = [(𝐴 ++ 𝐵)] )
4438, 43eqtrd 2771 1 ((𝐴𝑊𝐵𝑊) → ([𝐴] + [𝐵] ) = [(𝐴 ++ 𝐵)] )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wcel 2105  Vcvv 3473   class class class wbr 5148   I cid 5573   × cxp 5674  Oncon0 6364  cfv 6543  (class class class)co 7412  2oc2o 8466   Er wer 8706  [cec 8707  Word cword 14471   ++ cconcat 14527  Basecbs 17151  +gcplusg 17204   /s cqus 17458  Mndcmnd 18665  freeMndcfrmd 18770   ~FG cefg 19622  freeGrpcfrgp 19623
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-cnex 11172  ax-resscn 11173  ax-1cn 11174  ax-icn 11175  ax-addcl 11176  ax-addrcl 11177  ax-mulcl 11178  ax-mulrcl 11179  ax-mulcom 11180  ax-addass 11181  ax-mulass 11182  ax-distr 11183  ax-i2m1 11184  ax-1ne0 11185  ax-1rid 11186  ax-rnegex 11187  ax-rrecex 11188  ax-cnre 11189  ax-pre-lttri 11190  ax-pre-lttrn 11191  ax-pre-ltadd 11192  ax-pre-mulgt0 11193
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-ot 4637  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-frecs 8272  df-wrecs 8303  df-recs 8377  df-rdg 8416  df-1o 8472  df-2o 8473  df-er 8709  df-ec 8711  df-qs 8715  df-map 8828  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-sup 9443  df-inf 9444  df-card 9940  df-pnf 11257  df-mnf 11258  df-xr 11259  df-ltxr 11260  df-le 11261  df-sub 11453  df-neg 11454  df-nn 12220  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12480  df-z 12566  df-dec 12685  df-uz 12830  df-fz 13492  df-fzo 13635  df-hash 14298  df-word 14472  df-concat 14528  df-s1 14553  df-substr 14598  df-pfx 14628  df-splice 14707  df-s2 14806  df-struct 17087  df-slot 17122  df-ndx 17134  df-base 17152  df-plusg 17217  df-mulr 17218  df-sca 17220  df-vsca 17221  df-ip 17222  df-tset 17223  df-ple 17224  df-ds 17226  df-imas 17461  df-qus 17462  df-mgm 18571  df-sgrp 18650  df-mnd 18666  df-frmd 18772  df-efg 19625  df-frgp 19626
This theorem is referenced by:  frgpinv  19680  frgpmhm  19681  frgpup1  19691  frgpnabllem1  19789
  Copyright terms: Public domain W3C validator