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

Theorem frgpcpbl 19679
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 = (freeGrpβ€˜πΌ)
frgpval.b 𝑀 = (freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o))
frgpval.r ∼ = ( ~FG β€˜πΌ)
frgpcpbl.p + = (+gβ€˜π‘€)
Assertion
Ref Expression
frgpcpbl ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ (𝐴 + 𝐡) ∼ (𝐢 + 𝐷))

Proof of Theorem frgpcpbl
Dummy variables π‘˜ π‘š 𝑛 𝑑 𝑣 𝑀 π‘₯ 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2726 . . 3 ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) = ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o))
2 frgpval.r . . 3 ∼ = ( ~FG β€˜πΌ)
3 eqid 2726 . . 3 (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩) = (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)
4 eqid 2726 . . 3 (𝑣 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(β™―β€˜π‘£)), 𝑀 ∈ (𝐼 Γ— 2o) ↦ (𝑣 splice βŸ¨π‘›, 𝑛, βŸ¨β€œπ‘€((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)β€˜π‘€)β€βŸ©βŸ©))) = (𝑣 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(β™―β€˜π‘£)), 𝑀 ∈ (𝐼 Γ— 2o) ↦ (𝑣 splice βŸ¨π‘›, 𝑛, βŸ¨β€œπ‘€((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)β€˜π‘€)β€βŸ©βŸ©)))
5 eqid 2726 . . 3 (( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) βˆ– βˆͺ π‘₯ ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o))ran ((𝑣 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(β™―β€˜π‘£)), 𝑀 ∈ (𝐼 Γ— 2o) ↦ (𝑣 splice βŸ¨π‘›, 𝑛, βŸ¨β€œπ‘€((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)β€˜π‘€)β€βŸ©βŸ©)))β€˜π‘₯)) = (( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) βˆ– βˆͺ π‘₯ ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o))ran ((𝑣 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(β™―β€˜π‘£)), 𝑀 ∈ (𝐼 Γ— 2o) ↦ (𝑣 splice βŸ¨π‘›, 𝑛, βŸ¨β€œπ‘€((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)β€˜π‘€)β€βŸ©βŸ©)))β€˜π‘₯))
6 eqid 2726 . . 3 (π‘š ∈ {𝑑 ∈ (Word ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) βˆ– {βˆ…}) ∣ ((π‘‘β€˜0) ∈ (( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) βˆ– βˆͺ π‘₯ ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o))ran ((𝑣 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(β™―β€˜π‘£)), 𝑀 ∈ (𝐼 Γ— 2o) ↦ (𝑣 splice βŸ¨π‘›, 𝑛, βŸ¨β€œπ‘€((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)β€˜π‘€)β€βŸ©βŸ©)))β€˜π‘₯)) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (1..^(β™―β€˜π‘‘))(π‘‘β€˜π‘˜) ∈ ran ((𝑣 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(β™―β€˜π‘£)), 𝑀 ∈ (𝐼 Γ— 2o) ↦ (𝑣 splice βŸ¨π‘›, 𝑛, βŸ¨β€œπ‘€((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)β€˜π‘€)β€βŸ©βŸ©)))β€˜(π‘‘β€˜(π‘˜ βˆ’ 1))))} ↦ (π‘šβ€˜((β™―β€˜π‘š) βˆ’ 1))) = (π‘š ∈ {𝑑 ∈ (Word ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) βˆ– {βˆ…}) ∣ ((π‘‘β€˜0) ∈ (( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) βˆ– βˆͺ π‘₯ ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o))ran ((𝑣 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(β™―β€˜π‘£)), 𝑀 ∈ (𝐼 Γ— 2o) ↦ (𝑣 splice βŸ¨π‘›, 𝑛, βŸ¨β€œπ‘€((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)β€˜π‘€)β€βŸ©βŸ©)))β€˜π‘₯)) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (1..^(β™―β€˜π‘‘))(π‘‘β€˜π‘˜) ∈ ran ((𝑣 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(β™―β€˜π‘£)), 𝑀 ∈ (𝐼 Γ— 2o) ↦ (𝑣 splice βŸ¨π‘›, 𝑛, βŸ¨β€œπ‘€((𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ βŸ¨π‘¦, (1o βˆ– 𝑧)⟩)β€˜π‘€)β€βŸ©βŸ©)))β€˜(π‘‘β€˜(π‘˜ βˆ’ 1))))} ↦ (π‘šβ€˜((β™―β€˜π‘š) βˆ’ 1)))
71, 2, 3, 4, 5, 6efgcpbl2 19677 . 2 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ (𝐴 ++ 𝐡) ∼ (𝐢 ++ 𝐷))
81, 2efger 19638 . . . . . 6 ∼ Er ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o))
98a1i 11 . . . . 5 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ ∼ Er ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)))
10 simpl 482 . . . . 5 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐴 ∼ 𝐢)
119, 10ercl 8716 . . . 4 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐴 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)))
121efgrcl 19635 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) β†’ (𝐼 ∈ V ∧ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) = Word (𝐼 Γ— 2o)))
1311, 12syl 17 . . . . . 6 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ (𝐼 ∈ V ∧ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) = Word (𝐼 Γ— 2o)))
1413simprd 495 . . . . 5 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) = Word (𝐼 Γ— 2o))
1513simpld 494 . . . . . . 7 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐼 ∈ V)
16 2on 8481 . . . . . . 7 2o ∈ On
17 xpexg 7734 . . . . . . 7 ((𝐼 ∈ V ∧ 2o ∈ On) β†’ (𝐼 Γ— 2o) ∈ V)
1815, 16, 17sylancl 585 . . . . . 6 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ (𝐼 Γ— 2o) ∈ V)
19 frgpval.b . . . . . . 7 𝑀 = (freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o))
20 eqid 2726 . . . . . . 7 (Baseβ€˜π‘€) = (Baseβ€˜π‘€)
2119, 20frmdbas 18777 . . . . . 6 ((𝐼 Γ— 2o) ∈ V β†’ (Baseβ€˜π‘€) = Word (𝐼 Γ— 2o))
2218, 21syl 17 . . . . 5 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ (Baseβ€˜π‘€) = Word (𝐼 Γ— 2o))
2314, 22eqtr4d 2769 . . . 4 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) = (Baseβ€˜π‘€))
2411, 23eleqtrd 2829 . . 3 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐴 ∈ (Baseβ€˜π‘€))
25 simpr 484 . . . . 5 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐡 ∼ 𝐷)
269, 25ercl 8716 . . . 4 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐡 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)))
2726, 23eleqtrd 2829 . . 3 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐡 ∈ (Baseβ€˜π‘€))
28 frgpcpbl.p . . . 4 + = (+gβ€˜π‘€)
2919, 20, 28frmdadd 18780 . . 3 ((𝐴 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝐡 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (𝐴 + 𝐡) = (𝐴 ++ 𝐡))
3024, 27, 29syl2anc 583 . 2 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ (𝐴 + 𝐡) = (𝐴 ++ 𝐡))
319, 10ercl2 8718 . . . 4 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐢 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)))
3231, 23eleqtrd 2829 . . 3 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐢 ∈ (Baseβ€˜π‘€))
339, 25ercl2 8718 . . . 4 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐷 ∈ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)))
3433, 23eleqtrd 2829 . . 3 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ 𝐷 ∈ (Baseβ€˜π‘€))
3519, 20, 28frmdadd 18780 . . 3 ((𝐢 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝐷 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (𝐢 + 𝐷) = (𝐢 ++ 𝐷))
3632, 34, 35syl2anc 583 . 2 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ (𝐢 + 𝐷) = (𝐢 ++ 𝐷))
377, 30, 363brtr4d 5173 1 ((𝐴 ∼ 𝐢 ∧ 𝐡 ∼ 𝐷) β†’ (𝐴 + 𝐡) ∼ (𝐢 + 𝐷))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  βˆ€wral 3055  {crab 3426  Vcvv 3468   βˆ– cdif 3940  βˆ…c0 4317  {csn 4623  βŸ¨cop 4629  βŸ¨cotp 4631  βˆͺ ciun 4990   class class class wbr 5141   ↦ cmpt 5224   I cid 5566   Γ— cxp 5667  ran crn 5670  Oncon0 6358  β€˜cfv 6537  (class class class)co 7405   ∈ cmpo 7407  1oc1o 8460  2oc2o 8461   Er wer 8702  0cc0 11112  1c1 11113   βˆ’ cmin 11448  ...cfz 13490  ..^cfzo 13633  β™―chash 14295  Word cword 14470   ++ cconcat 14526   splice csplice 14705  βŸ¨β€œcs2 14798  Basecbs 17153  +gcplusg 17206  freeMndcfrmd 18772   ~FG cefg 19626  freeGrpcfrgp 19627
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-ot 4632  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-iin 4993  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8467  df-2o 8468  df-er 8705  df-ec 8707  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-nn 12217  df-2 12279  df-n0 12477  df-z 12563  df-uz 12827  df-fz 13491  df-fzo 13634  df-hash 14296  df-word 14471  df-concat 14527  df-s1 14552  df-substr 14597  df-pfx 14627  df-splice 14706  df-s2 14805  df-struct 17089  df-slot 17124  df-ndx 17136  df-base 17154  df-plusg 17219  df-frmd 18774  df-efg 19629
This theorem is referenced by:  frgp0  19680  frgpadd  19683
  Copyright terms: Public domain W3C validator