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

Theorem frgpupf 19690
Description: Any assignment of the generators to target elements can be extended (uniquely) to a homomorphism from a free monoid to an arbitrary other monoid. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
frgpup.b 𝐡 = (Baseβ€˜π»)
frgpup.n 𝑁 = (invgβ€˜π»)
frgpup.t 𝑇 = (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ if(𝑧 = βˆ…, (πΉβ€˜π‘¦), (π‘β€˜(πΉβ€˜π‘¦))))
frgpup.h (πœ‘ β†’ 𝐻 ∈ Grp)
frgpup.i (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ 𝑉)
frgpup.a (πœ‘ β†’ 𝐹:𝐼⟢𝐡)
frgpup.w π‘Š = ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o))
frgpup.r ∼ = ( ~FG β€˜πΌ)
frgpup.g 𝐺 = (freeGrpβ€˜πΌ)
frgpup.x 𝑋 = (Baseβ€˜πΊ)
frgpup.e 𝐸 = ran (𝑔 ∈ π‘Š ↦ ⟨[𝑔] ∼ , (𝐻 Ξ£g (𝑇 ∘ 𝑔))⟩)
Assertion
Ref Expression
frgpupf (πœ‘ β†’ 𝐸:π‘‹βŸΆπ΅)
Distinct variable groups:   𝑦,𝑔,𝑧   𝑔,𝐻   𝑦,𝐹,𝑧   𝑦,𝑁,𝑧   𝐡,𝑔,𝑦,𝑧   𝑇,𝑔   ∼ ,𝑔   πœ‘,𝑔,𝑦,𝑧   𝑦,𝐼,𝑧   𝑔,π‘Š
Allowed substitution hints:   ∼ (𝑦,𝑧)   𝑇(𝑦,𝑧)   𝐸(𝑦,𝑧,𝑔)   𝐹(𝑔)   𝐺(𝑦,𝑧,𝑔)   𝐻(𝑦,𝑧)   𝐼(𝑔)   𝑁(𝑔)   𝑉(𝑦,𝑧,𝑔)   π‘Š(𝑦,𝑧)   𝑋(𝑦,𝑧,𝑔)

Proof of Theorem frgpupf
Dummy variable β„Ž is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 frgpup.e . . . 4 𝐸 = ran (𝑔 ∈ π‘Š ↦ ⟨[𝑔] ∼ , (𝐻 Ξ£g (𝑇 ∘ 𝑔))⟩)
2 frgpup.h . . . . . 6 (πœ‘ β†’ 𝐻 ∈ Grp)
32grpmndd 18873 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐻 ∈ Mnd)
4 frgpup.w . . . . . . . 8 π‘Š = ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o))
5 fviss 6961 . . . . . . . 8 ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) βŠ† Word (𝐼 Γ— 2o)
64, 5eqsstri 4011 . . . . . . 7 π‘Š βŠ† Word (𝐼 Γ— 2o)
76sseli 3973 . . . . . 6 (𝑔 ∈ π‘Š β†’ 𝑔 ∈ Word (𝐼 Γ— 2o))
8 frgpup.b . . . . . . 7 𝐡 = (Baseβ€˜π»)
9 frgpup.n . . . . . . 7 𝑁 = (invgβ€˜π»)
10 frgpup.t . . . . . . 7 𝑇 = (𝑦 ∈ 𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ if(𝑧 = βˆ…, (πΉβ€˜π‘¦), (π‘β€˜(πΉβ€˜π‘¦))))
11 frgpup.i . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ 𝑉)
12 frgpup.a . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ 𝐹:𝐼⟢𝐡)
138, 9, 10, 2, 11, 12frgpuptf 19687 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ 𝑇:(𝐼 Γ— 2o)⟢𝐡)
14 wrdco 14785 . . . . . 6 ((𝑔 ∈ Word (𝐼 Γ— 2o) ∧ 𝑇:(𝐼 Γ— 2o)⟢𝐡) β†’ (𝑇 ∘ 𝑔) ∈ Word 𝐡)
157, 13, 14syl2anr 596 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ 𝑔 ∈ π‘Š) β†’ (𝑇 ∘ 𝑔) ∈ Word 𝐡)
168gsumwcl 18761 . . . . 5 ((𝐻 ∈ Mnd ∧ (𝑇 ∘ 𝑔) ∈ Word 𝐡) β†’ (𝐻 Ξ£g (𝑇 ∘ 𝑔)) ∈ 𝐡)
173, 15, 16syl2an2r 682 . . . 4 ((πœ‘ ∧ 𝑔 ∈ π‘Š) β†’ (𝐻 Ξ£g (𝑇 ∘ 𝑔)) ∈ 𝐡)
18 frgpup.r . . . . . 6 ∼ = ( ~FG β€˜πΌ)
194, 18efger 19635 . . . . 5 ∼ Er π‘Š
2019a1i 11 . . . 4 (πœ‘ β†’ ∼ Er π‘Š)
214fvexi 6898 . . . . 5 π‘Š ∈ V
2221a1i 11 . . . 4 (πœ‘ β†’ π‘Š ∈ V)
23 coeq2 5851 . . . . 5 (𝑔 = β„Ž β†’ (𝑇 ∘ 𝑔) = (𝑇 ∘ β„Ž))
2423oveq2d 7420 . . . 4 (𝑔 = β„Ž β†’ (𝐻 Ξ£g (𝑇 ∘ 𝑔)) = (𝐻 Ξ£g (𝑇 ∘ β„Ž)))
258, 9, 10, 2, 11, 12, 4, 18frgpuplem 19689 . . . 4 ((πœ‘ ∧ 𝑔 ∼ β„Ž) β†’ (𝐻 Ξ£g (𝑇 ∘ 𝑔)) = (𝐻 Ξ£g (𝑇 ∘ β„Ž)))
261, 17, 20, 22, 24, 25qliftfund 8796 . . 3 (πœ‘ β†’ Fun 𝐸)
271, 17, 20, 22qliftf 8798 . . 3 (πœ‘ β†’ (Fun 𝐸 ↔ 𝐸:(π‘Š / ∼ )⟢𝐡))
2826, 27mpbid 231 . 2 (πœ‘ β†’ 𝐸:(π‘Š / ∼ )⟢𝐡)
29 frgpup.x . . . 4 𝑋 = (Baseβ€˜πΊ)
30 frgpup.g . . . . . . 7 𝐺 = (freeGrpβ€˜πΌ)
31 eqid 2726 . . . . . . 7 (freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o)) = (freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o))
3230, 31, 18frgpval 19675 . . . . . 6 (𝐼 ∈ 𝑉 β†’ 𝐺 = ((freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o)) /s ∼ ))
3311, 32syl 17 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐺 = ((freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o)) /s ∼ ))
34 2on 8478 . . . . . . . . 9 2o ∈ On
35 xpexg 7733 . . . . . . . . 9 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ 2o ∈ On) β†’ (𝐼 Γ— 2o) ∈ V)
3611, 34, 35sylancl 585 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (𝐼 Γ— 2o) ∈ V)
37 wrdexg 14477 . . . . . . . 8 ((𝐼 Γ— 2o) ∈ V β†’ Word (𝐼 Γ— 2o) ∈ V)
38 fvi 6960 . . . . . . . 8 (Word (𝐼 Γ— 2o) ∈ V β†’ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) = Word (𝐼 Γ— 2o))
3936, 37, 383syl 18 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ ( I β€˜Word (𝐼 Γ— 2o)) = Word (𝐼 Γ— 2o))
404, 39eqtrid 2778 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ π‘Š = Word (𝐼 Γ— 2o))
41 eqid 2726 . . . . . . . 8 (Baseβ€˜(freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o))) = (Baseβ€˜(freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o)))
4231, 41frmdbas 18774 . . . . . . 7 ((𝐼 Γ— 2o) ∈ V β†’ (Baseβ€˜(freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o))) = Word (𝐼 Γ— 2o))
4336, 42syl 17 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (Baseβ€˜(freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o))) = Word (𝐼 Γ— 2o))
4440, 43eqtr4d 2769 . . . . 5 (πœ‘ β†’ π‘Š = (Baseβ€˜(freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o))))
4518fvexi 6898 . . . . . 6 ∼ ∈ V
4645a1i 11 . . . . 5 (πœ‘ β†’ ∼ ∈ V)
47 fvexd 6899 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (freeMndβ€˜(𝐼 Γ— 2o)) ∈ V)
4833, 44, 46, 47qusbas 17497 . . . 4 (πœ‘ β†’ (π‘Š / ∼ ) = (Baseβ€˜πΊ))
4929, 48eqtr4id 2785 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝑋 = (π‘Š / ∼ ))
5049feq2d 6696 . 2 (πœ‘ β†’ (𝐸:π‘‹βŸΆπ΅ ↔ 𝐸:(π‘Š / ∼ )⟢𝐡))
5128, 50mpbird 257 1 (πœ‘ β†’ 𝐸:π‘‹βŸΆπ΅)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  Vcvv 3468  βˆ…c0 4317  ifcif 4523  βŸ¨cop 4629   ↦ cmpt 5224   I cid 5566   Γ— cxp 5667  ran crn 5670   ∘ ccom 5673  Oncon0 6357  Fun wfun 6530  βŸΆwf 6532  β€˜cfv 6536  (class class class)co 7404   ∈ cmpo 7406  2oc2o 8458   Er wer 8699  [cec 8700   / cqs 8701  Word cword 14467  Basecbs 17150   Ξ£g cgsu 17392   /s cqus 17457  Mndcmnd 18664  freeMndcfrmd 18769  Grpcgrp 18860  invgcminusg 18861   ~FG cefg 19623  freeGrpcfrgp 19624
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 7721  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186
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-rmo 3370  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-tp 4628  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 6293  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6488  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8369  df-rdg 8408  df-1o 8464  df-2o 8465  df-er 8702  df-ec 8704  df-qs 8708  df-map 8821  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-sup 9436  df-inf 9437  df-card 9933  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11447  df-neg 11448  df-nn 12214  df-2 12276  df-3 12277  df-4 12278  df-5 12279  df-6 12280  df-7 12281  df-8 12282  df-9 12283  df-n0 12474  df-z 12560  df-dec 12679  df-uz 12824  df-fz 13488  df-fzo 13631  df-seq 13970  df-hash 14293  df-word 14468  df-concat 14524  df-s1 14549  df-substr 14594  df-pfx 14624  df-splice 14703  df-s2 14802  df-struct 17086  df-sets 17103  df-slot 17121  df-ndx 17133  df-base 17151  df-ress 17180  df-plusg 17216  df-mulr 17217  df-sca 17219  df-vsca 17220  df-ip 17221  df-tset 17222  df-ple 17223  df-ds 17225  df-0g 17393  df-gsum 17394  df-imas 17460  df-qus 17461  df-mgm 18570  df-sgrp 18649  df-mnd 18665  df-submnd 18711  df-frmd 18771  df-grp 18863  df-minusg 18864  df-efg 19626  df-frgp 19627
This theorem is referenced by:  frgpupval  19691  frgpup1  19692
  Copyright terms: Public domain W3C validator