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

Theorem frmdmnd 18736
Description: A free monoid is a monoid. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Sep-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 27-Feb-2016.)
Hypothesis
Ref Expression
frmdmnd.m 𝑀 = (freeMndβ€˜πΌ)
Assertion
Ref Expression
frmdmnd (𝐼 ∈ 𝑉 β†’ 𝑀 ∈ Mnd)

Proof of Theorem frmdmnd
Dummy variables π‘₯ 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqidd 2733 . 2 (𝐼 ∈ 𝑉 β†’ (Baseβ€˜π‘€) = (Baseβ€˜π‘€))
2 eqidd 2733 . 2 (𝐼 ∈ 𝑉 β†’ (+gβ€˜π‘€) = (+gβ€˜π‘€))
3 frmdmnd.m . . . . . 6 𝑀 = (freeMndβ€˜πΌ)
4 eqid 2732 . . . . . 6 (Baseβ€˜π‘€) = (Baseβ€˜π‘€)
5 eqid 2732 . . . . . 6 (+gβ€˜π‘€) = (+gβ€˜π‘€)
63, 4, 5frmdadd 18732 . . . . 5 ((π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)𝑦) = (π‘₯ ++ 𝑦))
73, 4frmdelbas 18730 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) β†’ π‘₯ ∈ Word 𝐼)
83, 4frmdelbas 18730 . . . . . 6 (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑦 ∈ Word 𝐼)
9 ccatcl 14520 . . . . . 6 ((π‘₯ ∈ Word 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ Word 𝐼) β†’ (π‘₯ ++ 𝑦) ∈ Word 𝐼)
107, 8, 9syl2an 596 . . . . 5 ((π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯ ++ 𝑦) ∈ Word 𝐼)
116, 10eqeltrd 2833 . . . 4 ((π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)𝑦) ∈ Word 𝐼)
12113adant1 1130 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)𝑦) ∈ Word 𝐼)
133, 4frmdbas 18729 . . . 4 (𝐼 ∈ 𝑉 β†’ (Baseβ€˜π‘€) = Word 𝐼)
14133ad2ant1 1133 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (Baseβ€˜π‘€) = Word 𝐼)
1512, 14eleqtrrd 2836 . 2 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)𝑦) ∈ (Baseβ€˜π‘€))
16 simpr1 1194 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€))
1716, 7syl 17 . . . . 5 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ π‘₯ ∈ Word 𝐼)
18 simpr2 1195 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€))
1918, 8syl 17 . . . . 5 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ 𝑦 ∈ Word 𝐼)
20 simpr3 1196 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))
213, 4frmdelbas 18730 . . . . . 6 (𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑧 ∈ Word 𝐼)
2220, 21syl 17 . . . . 5 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ 𝑧 ∈ Word 𝐼)
23 ccatass 14534 . . . . 5 ((π‘₯ ∈ Word 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ Word 𝐼 ∧ 𝑧 ∈ Word 𝐼) β†’ ((π‘₯ ++ 𝑦) ++ 𝑧) = (π‘₯ ++ (𝑦 ++ 𝑧)))
2417, 19, 22, 23syl3anc 1371 . . . 4 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ ((π‘₯ ++ 𝑦) ++ 𝑧) = (π‘₯ ++ (𝑦 ++ 𝑧)))
2516, 18, 10syl2anc 584 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (π‘₯ ++ 𝑦) ∈ Word 𝐼)
2613adantr 481 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (Baseβ€˜π‘€) = Word 𝐼)
2725, 26eleqtrrd 2836 . . . . 5 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (π‘₯ ++ 𝑦) ∈ (Baseβ€˜π‘€))
283, 4, 5frmdadd 18732 . . . . 5 (((π‘₯ ++ 𝑦) ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ ((π‘₯ ++ 𝑦)(+gβ€˜π‘€)𝑧) = ((π‘₯ ++ 𝑦) ++ 𝑧))
2927, 20, 28syl2anc 584 . . . 4 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ ((π‘₯ ++ 𝑦)(+gβ€˜π‘€)𝑧) = ((π‘₯ ++ 𝑦) ++ 𝑧))
30 ccatcl 14520 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ Word 𝐼 ∧ 𝑧 ∈ Word 𝐼) β†’ (𝑦 ++ 𝑧) ∈ Word 𝐼)
3119, 22, 30syl2anc 584 . . . . . 6 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝑦 ++ 𝑧) ∈ Word 𝐼)
3231, 26eleqtrrd 2836 . . . . 5 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝑦 ++ 𝑧) ∈ (Baseβ€˜π‘€))
333, 4, 5frmdadd 18732 . . . . 5 ((π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ (𝑦 ++ 𝑧) ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)(𝑦 ++ 𝑧)) = (π‘₯ ++ (𝑦 ++ 𝑧)))
3416, 32, 33syl2anc 584 . . . 4 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)(𝑦 ++ 𝑧)) = (π‘₯ ++ (𝑦 ++ 𝑧)))
3524, 29, 343eqtr4d 2782 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ ((π‘₯ ++ 𝑦)(+gβ€˜π‘€)𝑧) = (π‘₯(+gβ€˜π‘€)(𝑦 ++ 𝑧)))
3616, 18, 6syl2anc 584 . . . 4 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)𝑦) = (π‘₯ ++ 𝑦))
3736oveq1d 7420 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ ((π‘₯(+gβ€˜π‘€)𝑦)(+gβ€˜π‘€)𝑧) = ((π‘₯ ++ 𝑦)(+gβ€˜π‘€)𝑧))
383, 4, 5frmdadd 18732 . . . . 5 ((𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧) = (𝑦 ++ 𝑧))
3918, 20, 38syl2anc 584 . . . 4 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧) = (𝑦 ++ 𝑧))
4039oveq2d 7421 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)(𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧)) = (π‘₯(+gβ€˜π‘€)(𝑦 ++ 𝑧)))
4135, 37, 403eqtr4d 2782 . 2 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ ((π‘₯(+gβ€˜π‘€)𝑦)(+gβ€˜π‘€)𝑧) = (π‘₯(+gβ€˜π‘€)(𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧)))
42 wrd0 14485 . . 3 βˆ… ∈ Word 𝐼
4342, 13eleqtrrid 2840 . 2 (𝐼 ∈ 𝑉 β†’ βˆ… ∈ (Baseβ€˜π‘€))
443, 4, 5frmdadd 18732 . . . 4 ((βˆ… ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (βˆ…(+gβ€˜π‘€)π‘₯) = (βˆ… ++ π‘₯))
4543, 44sylan 580 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (βˆ…(+gβ€˜π‘€)π‘₯) = (βˆ… ++ π‘₯))
467adantl 482 . . . 4 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ π‘₯ ∈ Word 𝐼)
47 ccatlid 14532 . . . 4 (π‘₯ ∈ Word 𝐼 β†’ (βˆ… ++ π‘₯) = π‘₯)
4846, 47syl 17 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (βˆ… ++ π‘₯) = π‘₯)
4945, 48eqtrd 2772 . 2 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (βˆ…(+gβ€˜π‘€)π‘₯) = π‘₯)
503, 4, 5frmdadd 18732 . . . . 5 ((π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ βˆ… ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)βˆ…) = (π‘₯ ++ βˆ…))
5150ancoms 459 . . . 4 ((βˆ… ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)βˆ…) = (π‘₯ ++ βˆ…))
5243, 51sylan 580 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)βˆ…) = (π‘₯ ++ βˆ…))
53 ccatrid 14533 . . . 4 (π‘₯ ∈ Word 𝐼 β†’ (π‘₯ ++ βˆ…) = π‘₯)
5446, 53syl 17 . . 3 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯ ++ βˆ…) = π‘₯)
5552, 54eqtrd 2772 . 2 ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜π‘€)βˆ…) = π‘₯)
561, 2, 15, 41, 43, 49, 55ismndd 18643 1 (𝐼 ∈ 𝑉 β†’ 𝑀 ∈ Mnd)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ…c0 4321  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  Word cword 14460   ++ cconcat 14516  Basecbs 17140  +gcplusg 17193  Mndcmnd 18621  freeMndcfrmd 18724
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 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183
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 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-nn 12209  df-2 12271  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-hash 14287  df-word 14461  df-concat 14517  df-struct 17076  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-plusg 17206  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-frmd 18726
This theorem is referenced by:  frmdsssubm  18738  frmdgsum  18739  frmdup1  18741  frgp0  19622  frgpadd  19625  frgpmhm  19627  mrsubff  34491  mrsubccat  34497  elmrsubrn  34499
  Copyright terms: Public domain W3C validator