Theorem frgpcpbl 19745

Description: Compatibility of the group operation with the free group equivalence relation. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Oct-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 27-Feb-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
frgpval.m	⊢ 𝐺 = (freeGrp‘𝐼)
frgpval.b	⊢ 𝑀 = (freeMnd‘(𝐼 × 2o))
frgpval.r	⊢ ∼ = ( ~FG ‘𝐼)
frgpcpbl.p	⊢ + = (+g‘𝑀)

Assertion

Ref	Expression
frgpcpbl	⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → (𝐴 + 𝐵) ∼ (𝐶 + 𝐷))

Proof of Theorem frgpcpbl

Dummy variables 𝑘 𝑚 𝑛 𝑡 𝑣 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2736	. . 3 ⊢ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
2		frgpval.r	. . 3 ⊢ ∼ = ( ~FG ‘𝐼)
3		eqid 2736	. . 3 ⊢ (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩) = (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)
4		eqid 2736	. . 3 ⊢ (𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩))) = (𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))
5		eqid 2736	. . 3 ⊢ (( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ∖ ∪ 𝑥 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o))ran ((𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))‘𝑥)) = (( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ∖ ∪ 𝑥 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o))ran ((𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))‘𝑥))
6		eqid 2736	. . 3 ⊢ (𝑚 ∈ {𝑡 ∈ (Word ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ∖ {∅}) ∣ ((𝑡‘0) ∈ (( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ∖ ∪ 𝑥 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o))ran ((𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))‘𝑥)) ∧ ∀𝑘 ∈ (1..^(♯‘𝑡))(𝑡‘𝑘) ∈ ran ((𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))‘(𝑡‘(𝑘 − 1))))} ↦ (𝑚‘((♯‘𝑚) − 1))) = (𝑚 ∈ {𝑡 ∈ (Word ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ∖ {∅}) ∣ ((𝑡‘0) ∈ (( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ∖ ∪ 𝑥 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o))ran ((𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))‘𝑥)) ∧ ∀𝑘 ∈ (1..^(♯‘𝑡))(𝑡‘𝑘) ∈ ran ((𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o ∖ 𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))‘(𝑡‘(𝑘 − 1))))} ↦ (𝑚‘((♯‘𝑚) − 1)))
7	1, 2, 3, 4, 5, 6	efgcpbl2 19743	. 2 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → (𝐴 ++ 𝐵) ∼ (𝐶 ++ 𝐷))
8	1, 2	efger 19704	. . . . . 6 ⊢ ∼ Er ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
9	8	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → ∼ Er ( I ‘Word (𝐼 × 2o)))
10		simpl 482	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐴 ∼ 𝐶)
11	9, 10	ercl 8735	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐴 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)))
12	1	efgrcl 19701	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) → (𝐼 ∈ V ∧ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) = Word (𝐼 × 2o)))
13	11, 12	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → (𝐼 ∈ V ∧ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) = Word (𝐼 × 2o)))
14	13	simprd 495	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) = Word (𝐼 × 2o))
15	13	simpld 494	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐼 ∈ V)
16		2on 8499	. . . . . . 7 ⊢ 2o ∈ On
17		xpexg 7749	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐼 ∈ V ∧ 2o ∈ On) → (𝐼 × 2o) ∈ V)
18	15, 16, 17	sylancl 586	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → (𝐼 × 2o) ∈ V)
19		frgpval.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝑀 = (freeMnd‘(𝐼 × 2o))
20		eqid 2736	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑀) = (Base‘𝑀)
21	19, 20	frmdbas 18835	. . . . . 6 ⊢ ((𝐼 × 2o) ∈ V → (Base‘𝑀) = Word (𝐼 × 2o))
22	18, 21	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → (Base‘𝑀) = Word (𝐼 × 2o))
23	14, 22	eqtr4d 2774	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) = (Base‘𝑀))
24	11, 23	eleqtrd 2837	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐴 ∈ (Base‘𝑀))
25		simpr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐵 ∼ 𝐷)
26	9, 25	ercl 8735	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐵 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)))
27	26, 23	eleqtrd 2837	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐵 ∈ (Base‘𝑀))
28		frgpcpbl.p	. . . 4 ⊢ + = (+g‘𝑀)
29	19, 20, 28	frmdadd 18838	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝐵 ∈ (Base‘𝑀)) → (𝐴 + 𝐵) = (𝐴 ++ 𝐵))
30	24, 27, 29	syl2anc 584	. 2 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → (𝐴 + 𝐵) = (𝐴 ++ 𝐵))
31	9, 10	ercl2 8737	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐶 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)))
32	31, 23	eleqtrd 2837	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐶 ∈ (Base‘𝑀))
33	9, 25	ercl2 8737	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐷 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2o)))
34	33, 23	eleqtrd 2837	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → 𝐷 ∈ (Base‘𝑀))
35	19, 20, 28	frmdadd 18838	. . 3 ⊢ ((𝐶 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝐷 ∈ (Base‘𝑀)) → (𝐶 + 𝐷) = (𝐶 ++ 𝐷))
36	32, 34, 35	syl2anc 584	. 2 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → (𝐶 + 𝐷) = (𝐶 ++ 𝐷))
37	7, 30, 36	3brtr4d 5156	1 ⊢ ((𝐴 ∼ 𝐶 ∧ 𝐵 ∼ 𝐷) → (𝐴 + 𝐵) ∼ (𝐶 + 𝐷))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∀wral 3052  {crab 3420  Vcvv 3464   ∖ cdif 3928  ∅c0 4313  {csn 4606  ⟨cop 4612  ⟨cotp 4614  ∪ ciun 4972   class class class wbr 5124   ↦ cmpt 5206   I cid 5552   × cxp 5657  ran crn 5660  Oncon0 6357  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   ∈ cmpo 7412  1_oc1o 8478  2_oc2o 8479   Er wer 8721  0cc0 11134  1c1 11135   − cmin 11471  ...cfz 13529  ..^cfzo 13676  ♯chash 14353  Word cword 14536   ++ cconcat 14593   splice csplice 14772  ⟨“cs2 14865  Basecbs 17233  +_gcplusg 17276  freeMndcfrmd 18830   ~_FG cefg 19692  freeGrpcfrgp 19693

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2708  ax-rep 5254  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-ot 4615  df-uni 4889  df-int 4928  df-iun 4974  df-iin 4975  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-2o 8486  df-er 8724  df-ec 8726  df-map 8847  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-card 9958  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-nn 12246  df-2 12308  df-n0 12507  df-z 12594  df-uz 12858  df-fz 13530  df-fzo 13677  df-hash 14354  df-word 14537  df-concat 14594  df-s1 14619  df-substr 14664  df-pfx 14694  df-splice 14773  df-s2 14872  df-struct 17171  df-slot 17206  df-ndx 17218  df-base 17234  df-plusg 17289  df-frmd 18832  df-efg 19695

This theorem is referenced by:  frgp0  19746  frgpadd  19749