MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  frmdup1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem frmdup1 18741
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, 27-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
frmdup.m 𝑀 = (freeMndβ€˜πΌ)
frmdup.b 𝐡 = (Baseβ€˜πΊ)
frmdup.e 𝐸 = (π‘₯ ∈ Word 𝐼 ↦ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)))
frmdup.g (πœ‘ β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
frmdup.i (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ 𝑋)
frmdup.a (πœ‘ β†’ 𝐴:𝐼⟢𝐡)
Assertion
Ref Expression
frmdup1 (πœ‘ β†’ 𝐸 ∈ (𝑀 MndHom 𝐺))
Distinct variable groups:   π‘₯,𝐴   π‘₯,𝐡   π‘₯,𝐺   πœ‘,π‘₯   π‘₯,𝐼
Allowed substitution hints:   𝐸(π‘₯)   𝑀(π‘₯)   𝑋(π‘₯)

Proof of Theorem frmdup1
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 frmdup.i . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ 𝑋)
2 frmdup.m . . . 4 𝑀 = (freeMndβ€˜πΌ)
32frmdmnd 18736 . . 3 (𝐼 ∈ 𝑋 β†’ 𝑀 ∈ Mnd)
41, 3syl 17 . 2 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ Mnd)
5 frmdup.g . 2 (πœ‘ β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
65adantr 481 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ Word 𝐼) β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
7 simpr 485 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ Word 𝐼) β†’ π‘₯ ∈ Word 𝐼)
8 frmdup.a . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐴:𝐼⟢𝐡)
98adantr 481 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ Word 𝐼) β†’ 𝐴:𝐼⟢𝐡)
10 wrdco 14778 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ Word 𝐼 ∧ 𝐴:𝐼⟢𝐡) β†’ (𝐴 ∘ π‘₯) ∈ Word 𝐡)
117, 9, 10syl2anc 584 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ Word 𝐼) β†’ (𝐴 ∘ π‘₯) ∈ Word 𝐡)
12 frmdup.b . . . . . . 7 𝐡 = (Baseβ€˜πΊ)
1312gsumwcl 18716 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Mnd ∧ (𝐴 ∘ π‘₯) ∈ Word 𝐡) β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)) ∈ 𝐡)
146, 11, 13syl2anc 584 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ Word 𝐼) β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)) ∈ 𝐡)
15 frmdup.e . . . . 5 𝐸 = (π‘₯ ∈ Word 𝐼 ↦ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)))
1614, 15fmptd 7110 . . . 4 (πœ‘ β†’ 𝐸:Word 𝐼⟢𝐡)
17 eqid 2732 . . . . . . 7 (Baseβ€˜π‘€) = (Baseβ€˜π‘€)
182, 17frmdbas 18729 . . . . . 6 (𝐼 ∈ 𝑋 β†’ (Baseβ€˜π‘€) = Word 𝐼)
191, 18syl 17 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (Baseβ€˜π‘€) = Word 𝐼)
2019feq2d 6700 . . . 4 (πœ‘ β†’ (𝐸:(Baseβ€˜π‘€)⟢𝐡 ↔ 𝐸:Word 𝐼⟢𝐡))
2116, 20mpbird 256 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐸:(Baseβ€˜π‘€)⟢𝐡)
222, 17frmdelbas 18730 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑦 ∈ Word 𝐼)
2322ad2antrl 726 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ 𝑦 ∈ Word 𝐼)
242, 17frmdelbas 18730 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑧 ∈ Word 𝐼)
2524ad2antll 727 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ 𝑧 ∈ Word 𝐼)
268adantr 481 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ 𝐴:𝐼⟢𝐡)
27 ccatco 14782 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ Word 𝐼 ∧ 𝑧 ∈ Word 𝐼 ∧ 𝐴:𝐼⟢𝐡) β†’ (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧)) = ((𝐴 ∘ 𝑦) ++ (𝐴 ∘ 𝑧)))
2823, 25, 26, 27syl3anc 1371 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧)) = ((𝐴 ∘ 𝑦) ++ (𝐴 ∘ 𝑧)))
2928oveq2d 7421 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))) = (𝐺 Ξ£g ((𝐴 ∘ 𝑦) ++ (𝐴 ∘ 𝑧))))
305adantr 481 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
31 wrdco 14778 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ Word 𝐼 ∧ 𝐴:𝐼⟢𝐡) β†’ (𝐴 ∘ 𝑦) ∈ Word 𝐡)
3223, 26, 31syl2anc 584 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝐴 ∘ 𝑦) ∈ Word 𝐡)
33 wrdco 14778 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ Word 𝐼 ∧ 𝐴:𝐼⟢𝐡) β†’ (𝐴 ∘ 𝑧) ∈ Word 𝐡)
3425, 26, 33syl2anc 584 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝐴 ∘ 𝑧) ∈ Word 𝐡)
35 eqid 2732 . . . . . . . 8 (+gβ€˜πΊ) = (+gβ€˜πΊ)
3612, 35gsumccat 18718 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Mnd ∧ (𝐴 ∘ 𝑦) ∈ Word 𝐡 ∧ (𝐴 ∘ 𝑧) ∈ Word 𝐡) β†’ (𝐺 Ξ£g ((𝐴 ∘ 𝑦) ++ (𝐴 ∘ 𝑧))) = ((𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑦))(+gβ€˜πΊ)(𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑧))))
3730, 32, 34, 36syl3anc 1371 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝐺 Ξ£g ((𝐴 ∘ 𝑦) ++ (𝐴 ∘ 𝑧))) = ((𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑦))(+gβ€˜πΊ)(𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑧))))
3829, 37eqtrd 2772 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))) = ((𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑦))(+gβ€˜πΊ)(𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑧))))
39 eqid 2732 . . . . . . . . 9 (+gβ€˜π‘€) = (+gβ€˜π‘€)
402, 17, 39frmdadd 18732 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧) = (𝑦 ++ 𝑧))
4140adantl 482 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧) = (𝑦 ++ 𝑧))
4241fveq2d 6892 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (πΈβ€˜(𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧)) = (πΈβ€˜(𝑦 ++ 𝑧)))
43 ccatcl 14520 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ Word 𝐼 ∧ 𝑧 ∈ Word 𝐼) β†’ (𝑦 ++ 𝑧) ∈ Word 𝐼)
4423, 25, 43syl2anc 584 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (𝑦 ++ 𝑧) ∈ Word 𝐼)
45 coeq2 5856 . . . . . . . . 9 (π‘₯ = (𝑦 ++ 𝑧) β†’ (𝐴 ∘ π‘₯) = (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧)))
4645oveq2d 7421 . . . . . . . 8 (π‘₯ = (𝑦 ++ 𝑧) β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)) = (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))))
47 ovex 7438 . . . . . . . 8 (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)) ∈ V
4846, 15, 47fvmpt3i 7000 . . . . . . 7 ((𝑦 ++ 𝑧) ∈ Word 𝐼 β†’ (πΈβ€˜(𝑦 ++ 𝑧)) = (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))))
4944, 48syl 17 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (πΈβ€˜(𝑦 ++ 𝑧)) = (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))))
5042, 49eqtrd 2772 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (πΈβ€˜(𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧)) = (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))))
51 coeq2 5856 . . . . . . . . 9 (π‘₯ = 𝑦 β†’ (𝐴 ∘ π‘₯) = (𝐴 ∘ 𝑦))
5251oveq2d 7421 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 𝑦 β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)) = (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑦)))
5352, 15, 47fvmpt3i 7000 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ Word 𝐼 β†’ (πΈβ€˜π‘¦) = (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑦)))
54 coeq2 5856 . . . . . . . . 9 (π‘₯ = 𝑧 β†’ (𝐴 ∘ π‘₯) = (𝐴 ∘ 𝑧))
5554oveq2d 7421 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 𝑧 β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)) = (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑧)))
5655, 15, 47fvmpt3i 7000 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ Word 𝐼 β†’ (πΈβ€˜π‘§) = (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑧)))
5753, 56oveqan12d 7424 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ Word 𝐼 ∧ 𝑧 ∈ Word 𝐼) β†’ ((πΈβ€˜π‘¦)(+gβ€˜πΊ)(πΈβ€˜π‘§)) = ((𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑦))(+gβ€˜πΊ)(𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑧))))
5823, 25, 57syl2anc 584 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ ((πΈβ€˜π‘¦)(+gβ€˜πΊ)(πΈβ€˜π‘§)) = ((𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑦))(+gβ€˜πΊ)(𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ 𝑧))))
5938, 50, 583eqtr4d 2782 . . . 4 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑧 ∈ (Baseβ€˜π‘€))) β†’ (πΈβ€˜(𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧)) = ((πΈβ€˜π‘¦)(+gβ€˜πΊ)(πΈβ€˜π‘§)))
6059ralrimivva 3200 . . 3 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘€)βˆ€π‘§ ∈ (Baseβ€˜π‘€)(πΈβ€˜(𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧)) = ((πΈβ€˜π‘¦)(+gβ€˜πΊ)(πΈβ€˜π‘§)))
61 wrd0 14485 . . . 4 βˆ… ∈ Word 𝐼
62 coeq2 5856 . . . . . . . 8 (π‘₯ = βˆ… β†’ (𝐴 ∘ π‘₯) = (𝐴 ∘ βˆ…))
63 co02 6256 . . . . . . . 8 (𝐴 ∘ βˆ…) = βˆ…
6462, 63eqtrdi 2788 . . . . . . 7 (π‘₯ = βˆ… β†’ (𝐴 ∘ π‘₯) = βˆ…)
6564oveq2d 7421 . . . . . 6 (π‘₯ = βˆ… β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)) = (𝐺 Ξ£g βˆ…))
66 eqid 2732 . . . . . . 7 (0gβ€˜πΊ) = (0gβ€˜πΊ)
6766gsum0 18599 . . . . . 6 (𝐺 Ξ£g βˆ…) = (0gβ€˜πΊ)
6865, 67eqtrdi 2788 . . . . 5 (π‘₯ = βˆ… β†’ (𝐺 Ξ£g (𝐴 ∘ π‘₯)) = (0gβ€˜πΊ))
6968, 15, 47fvmpt3i 7000 . . . 4 (βˆ… ∈ Word 𝐼 β†’ (πΈβ€˜βˆ…) = (0gβ€˜πΊ))
7061, 69mp1i 13 . . 3 (πœ‘ β†’ (πΈβ€˜βˆ…) = (0gβ€˜πΊ))
7121, 60, 703jca 1128 . 2 (πœ‘ β†’ (𝐸:(Baseβ€˜π‘€)⟢𝐡 ∧ βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘€)βˆ€π‘§ ∈ (Baseβ€˜π‘€)(πΈβ€˜(𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧)) = ((πΈβ€˜π‘¦)(+gβ€˜πΊ)(πΈβ€˜π‘§)) ∧ (πΈβ€˜βˆ…) = (0gβ€˜πΊ)))
722frmd0 18737 . . 3 βˆ… = (0gβ€˜π‘€)
7317, 12, 39, 35, 72, 66ismhm 18669 . 2 (𝐸 ∈ (𝑀 MndHom 𝐺) ↔ ((𝑀 ∈ Mnd ∧ 𝐺 ∈ Mnd) ∧ (𝐸:(Baseβ€˜π‘€)⟢𝐡 ∧ βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘€)βˆ€π‘§ ∈ (Baseβ€˜π‘€)(πΈβ€˜(𝑦(+gβ€˜π‘€)𝑧)) = ((πΈβ€˜π‘¦)(+gβ€˜πΊ)(πΈβ€˜π‘§)) ∧ (πΈβ€˜βˆ…) = (0gβ€˜πΊ))))
744, 5, 71, 73syl21anbrc 1344 1 (πœ‘ β†’ 𝐸 ∈ (𝑀 MndHom 𝐺))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ€wral 3061  βˆ…c0 4321   ↦ cmpt 5230   ∘ ccom 5679  βŸΆwf 6536  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  Word cword 14460   ++ cconcat 14516  Basecbs 17140  +gcplusg 17193  0gc0g 17381   Ξ£g cgsu 17382  Mndcmnd 18621   MndHom cmhm 18665  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-rmo 3376  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-seq 13963  df-hash 14287  df-word 14461  df-concat 14517  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-mhm 18667  df-submnd 18668  df-frmd 18726
This theorem is referenced by:  frmdup3  18744
  Copyright terms: Public domain W3C validator