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

Theorem frmdup1 18973
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 = (freeMnd‘𝐼)
frmdup.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
frmdup.e 𝐸 = (𝑥 ∈ Word 𝐼 ↦ (𝐺 Σg (𝐴𝑥)))
frmdup.g (𝜑𝐺 ∈ Mnd)
frmdup.i (𝜑𝐼𝑋)
frmdup.a (𝜑𝐴:𝐼𝐵)
Assertion
Ref Expression
frmdup1 (𝜑𝐸 ∈ (𝑀 MndHom 𝐺))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝐺   𝜑,𝑥   𝑥,𝐼
Allowed substitution hints:   𝐸(𝑥)   𝑀(𝑥)   𝑋(𝑥)

Proof of Theorem frmdup1
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 frmdup.i . . 3 (𝜑𝐼𝑋)
2 frmdup.m . . . 4 𝑀 = (freeMnd‘𝐼)
32frmdmnd 18968 . . 3 (𝐼𝑋𝑀 ∈ Mnd)
41, 3syl 18 . 2 (𝜑𝑀 ∈ Mnd)
5 frmdup.g . 2 (𝜑𝐺 ∈ Mnd)
65adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ Word 𝐼) → 𝐺 ∈ Mnd)
7 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ Word 𝐼) → 𝑥 ∈ Word 𝐼)
8 frmdup.a . . . . . . . 8 (𝜑𝐴:𝐼𝐵)
98adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ Word 𝐼) → 𝐴:𝐼𝐵)
10 wrdco 14902 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ Word 𝐼𝐴:𝐼𝐵) → (𝐴𝑥) ∈ Word 𝐵)
117, 9, 10syl2anc 596 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ Word 𝐼) → (𝐴𝑥) ∈ Word 𝐵)
12 frmdup.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝐺)
1312gsumwcl 18948 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Mnd ∧ (𝐴𝑥) ∈ Word 𝐵) → (𝐺 Σg (𝐴𝑥)) ∈ 𝐵)
146, 11, 13syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ Word 𝐼) → (𝐺 Σg (𝐴𝑥)) ∈ 𝐵)
15 frmdup.e . . . . 5 𝐸 = (𝑥 ∈ Word 𝐼 ↦ (𝐺 Σg (𝐴𝑥)))
1614, 15fmptd 7107 . . . 4 (𝜑𝐸:Word 𝐼𝐵)
17 eqid 2760 . . . . . . 7 (Base‘𝑀) = (Base‘𝑀)
182, 17frmdbas 18961 . . . . . 6 (𝐼𝑋 → (Base‘𝑀) = Word 𝐼)
191, 18syl 18 . . . . 5 (𝜑 → (Base‘𝑀) = Word 𝐼)
2019feq2d 6686 . . . 4 (𝜑 → (𝐸:(Base‘𝑀)⟶𝐵𝐸:Word 𝐼𝐵))
2116, 20mpbird 260 . . 3 (𝜑𝐸:(Base‘𝑀)⟶𝐵)
222, 17frmdelbas 18962 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) → 𝑦 ∈ Word 𝐼)
2322ad2antrl 741 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → 𝑦 ∈ Word 𝐼)
242, 17frmdelbas 18962 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ (Base‘𝑀) → 𝑧 ∈ Word 𝐼)
2524ad2antll 742 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → 𝑧 ∈ Word 𝐼)
268adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → 𝐴:𝐼𝐵)
27 ccatco 14906 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ Word 𝐼𝑧 ∈ Word 𝐼𝐴:𝐼𝐵) → (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧)) = ((𝐴𝑦) ++ (𝐴𝑧)))
2823, 25, 26, 27syl3anc 1398 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧)) = ((𝐴𝑦) ++ (𝐴𝑧)))
2928oveq2d 7429 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐺 Σg (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))) = (𝐺 Σg ((𝐴𝑦) ++ (𝐴𝑧))))
305adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → 𝐺 ∈ Mnd)
31 wrdco 14902 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ Word 𝐼𝐴:𝐼𝐵) → (𝐴𝑦) ∈ Word 𝐵)
3223, 26, 31syl2anc 596 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐴𝑦) ∈ Word 𝐵)
33 wrdco 14902 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ Word 𝐼𝐴:𝐼𝐵) → (𝐴𝑧) ∈ Word 𝐵)
3425, 26, 33syl2anc 596 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐴𝑧) ∈ Word 𝐵)
35 eqid 2760 . . . . . . . 8 (+g𝐺) = (+g𝐺)
3612, 35gsumccat 18950 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Mnd ∧ (𝐴𝑦) ∈ Word 𝐵 ∧ (𝐴𝑧) ∈ Word 𝐵) → (𝐺 Σg ((𝐴𝑦) ++ (𝐴𝑧))) = ((𝐺 Σg (𝐴𝑦))(+g𝐺)(𝐺 Σg (𝐴𝑧))))
3730, 32, 34, 36syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐺 Σg ((𝐴𝑦) ++ (𝐴𝑧))) = ((𝐺 Σg (𝐴𝑦))(+g𝐺)(𝐺 Σg (𝐴𝑧))))
3829, 37eqtrd 2795 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐺 Σg (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))) = ((𝐺 Σg (𝐴𝑦))(+g𝐺)(𝐺 Σg (𝐴𝑧))))
39 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (+g𝑀) = (+g𝑀)
402, 17, 39frmdadd 18964 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀)) → (𝑦(+g𝑀)𝑧) = (𝑦 ++ 𝑧))
4140adantl 487 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝑦(+g𝑀)𝑧) = (𝑦 ++ 𝑧))
4241fveq2d 6882 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐸‘(𝑦(+g𝑀)𝑧)) = (𝐸‘(𝑦 ++ 𝑧)))
43 ccatcl 14639 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ Word 𝐼𝑧 ∈ Word 𝐼) → (𝑦 ++ 𝑧) ∈ Word 𝐼)
4423, 25, 43syl2anc 596 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝑦 ++ 𝑧) ∈ Word 𝐼)
45 coeq2 5838 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝑦 ++ 𝑧) → (𝐴𝑥) = (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧)))
4645oveq2d 7429 . . . . . . . 8 (𝑥 = (𝑦 ++ 𝑧) → (𝐺 Σg (𝐴𝑥)) = (𝐺 Σg (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))))
47 ovex 7446 . . . . . . . 8 (𝐺 Σg (𝐴𝑥)) ∈ V
4846, 15, 47fvmpt3i 6992 . . . . . . 7 ((𝑦 ++ 𝑧) ∈ Word 𝐼 → (𝐸‘(𝑦 ++ 𝑧)) = (𝐺 Σg (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))))
4944, 48syl 18 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐸‘(𝑦 ++ 𝑧)) = (𝐺 Σg (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))))
5042, 49eqtrd 2795 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐸‘(𝑦(+g𝑀)𝑧)) = (𝐺 Σg (𝐴 ∘ (𝑦 ++ 𝑧))))
51 coeq2 5838 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝐴𝑥) = (𝐴𝑦))
5251oveq2d 7429 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → (𝐺 Σg (𝐴𝑥)) = (𝐺 Σg (𝐴𝑦)))
5352, 15, 47fvmpt3i 6992 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ Word 𝐼 → (𝐸𝑦) = (𝐺 Σg (𝐴𝑦)))
54 coeq2 5838 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑧 → (𝐴𝑥) = (𝐴𝑧))
5554oveq2d 7429 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑧 → (𝐺 Σg (𝐴𝑥)) = (𝐺 Σg (𝐴𝑧)))
5655, 15, 47fvmpt3i 6992 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ Word 𝐼 → (𝐸𝑧) = (𝐺 Σg (𝐴𝑧)))
5753, 56oveqan12d 7432 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ Word 𝐼𝑧 ∈ Word 𝐼) → ((𝐸𝑦)(+g𝐺)(𝐸𝑧)) = ((𝐺 Σg (𝐴𝑦))(+g𝐺)(𝐺 Σg (𝐴𝑧))))
5823, 25, 57syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → ((𝐸𝑦)(+g𝐺)(𝐸𝑧)) = ((𝐺 Σg (𝐴𝑦))(+g𝐺)(𝐺 Σg (𝐴𝑧))))
5938, 50, 583eqtr4d 2805 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑀))) → (𝐸‘(𝑦(+g𝑀)𝑧)) = ((𝐸𝑦)(+g𝐺)(𝐸𝑧)))
6059ralrimivva 3205 . . 3 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (Base‘𝑀)∀𝑧 ∈ (Base‘𝑀)(𝐸‘(𝑦(+g𝑀)𝑧)) = ((𝐸𝑦)(+g𝐺)(𝐸𝑧)))
61 wrd0 14604 . . . 4 ∅ ∈ Word 𝐼
62 coeq2 5838 . . . . . . . 8 (𝑥 = ∅ → (𝐴𝑥) = (𝐴 ∘ ∅))
63 co02 6257 . . . . . . . 8 (𝐴 ∘ ∅) = ∅
6462, 63eqtrdi 2811 . . . . . . 7 (𝑥 = ∅ → (𝐴𝑥) = ∅)
6564oveq2d 7429 . . . . . 6 (𝑥 = ∅ → (𝐺 Σg (𝐴𝑥)) = (𝐺 Σg ∅))
66 eqid 2760 . . . . . . 7 (0g𝐺) = (0g𝐺)
6766gsum0 18786 . . . . . 6 (𝐺 Σg ∅) = (0g𝐺)
6865, 67eqtrdi 2811 . . . . 5 (𝑥 = ∅ → (𝐺 Σg (𝐴𝑥)) = (0g𝐺))
6968, 15, 47fvmpt3i 6992 . . . 4 (∅ ∈ Word 𝐼 → (𝐸‘∅) = (0g𝐺))
7061, 69mp1i 14 . . 3 (𝜑 → (𝐸‘∅) = (0g𝐺))
7121, 60, 703jca 1146 . 2 (𝜑 → (𝐸:(Base‘𝑀)⟶𝐵 ∧ ∀𝑦 ∈ (Base‘𝑀)∀𝑧 ∈ (Base‘𝑀)(𝐸‘(𝑦(+g𝑀)𝑧)) = ((𝐸𝑦)(+g𝐺)(𝐸𝑧)) ∧ (𝐸‘∅) = (0g𝐺)))
722frmd0 18969 . . 3 ∅ = (0g𝑀)
7317, 12, 39, 35, 72, 66ismhm 18893 . 2 (𝐸 ∈ (𝑀 MndHom 𝐺) ↔ ((𝑀 ∈ Mnd ∧ 𝐺 ∈ Mnd) ∧ (𝐸:(Base‘𝑀)⟶𝐵 ∧ ∀𝑦 ∈ (Base‘𝑀)∀𝑧 ∈ (Base‘𝑀)(𝐸‘(𝑦(+g𝑀)𝑧)) = ((𝐸𝑦)(+g𝐺)(𝐸𝑧)) ∧ (𝐸‘∅) = (0g𝐺))))
744, 5, 71, 73syl21anbrc 1363 1 (𝜑𝐸 ∈ (𝑀 MndHom 𝐺))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401  w3a 1103   = wceq 1570  wcel 2145  wral 3076  c0 4279  cmpt 5186  ccom 5659  wf 6529  cfv 6533  (class class class)co 7413  Word cword 14578   ++ cconcat 14635  Basecbs 17301  +gcplusg 17342  0gc0g 17524   Σg cgsu 17525  Mndcmnd 18836   MndHom cmhm 18889  freeMndcfrmd 18956
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-er 8696  df-map 8828  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-card 9944  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-nn 12258  df-2 12327  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12888  df-fz 13562  df-fzo 13710  df-seq 14066  df-hash 14395  df-word 14579  df-concat 14636  df-struct 17239  df-sets 17256  df-slot 17274  df-ndx 17286  df-base 17302  df-ress 17323  df-plusg 17355  df-0g 17526  df-gsum 17527  df-mgm 18730  df-sgrp 18821  df-mnd 18837  df-mhm 18891  df-submnd 18892  df-frmd 18958
This theorem is used by:  frmdup3  18976
  Copyright terms: Public domain W3C validator