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

Theorem pcophtb 23205
Description: The path homotopy equivalence relation on two paths 𝐹, 𝐺 with the same start and end point can be written in terms of the loop 𝐹𝐺 formed by concatenating 𝐹 with the inverse of 𝐺. Thus, all the homotopy information in ph𝐽 is available if we restrict our attention to closed loops, as in the definition of the fundamental group. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Feb-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
pcophtb.h 𝐻 = (𝑥 ∈ (0[,]1) ↦ (𝐺‘(1 − 𝑥)))
pcophtb.p 𝑃 = ((0[,]1) × {(𝐹‘0)})
pcophtb.f (𝜑𝐹 ∈ (II Cn 𝐽))
pcophtb.g (𝜑𝐺 ∈ (II Cn 𝐽))
pcophtb.0 (𝜑 → (𝐹‘0) = (𝐺‘0))
pcophtb.1 (𝜑 → (𝐹‘1) = (𝐺‘1))
Assertion
Ref Expression
pcophtb (𝜑 → ((𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃𝐹( ≃ph𝐽)𝐺))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐺   𝑥,𝐽
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝑃(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐻(𝑥)

Proof of Theorem pcophtb
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 phtpcer 23171 . . . 4 ( ≃ph𝐽) Er (II Cn 𝐽)
21a1i 11 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → ( ≃ph𝐽) Er (II Cn 𝐽))
3 pcophtb.1 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹‘1) = (𝐺‘1))
4 pcophtb.g . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐺 ∈ (II Cn 𝐽))
5 pcophtb.h . . . . . . . . . . 11 𝐻 = (𝑥 ∈ (0[,]1) ↦ (𝐺‘(1 − 𝑥)))
65pcorevcl 23201 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ (II Cn 𝐽) → (𝐻 ∈ (II Cn 𝐽) ∧ (𝐻‘0) = (𝐺‘1) ∧ (𝐻‘1) = (𝐺‘0)))
74, 6syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐻 ∈ (II Cn 𝐽) ∧ (𝐻‘0) = (𝐺‘1) ∧ (𝐻‘1) = (𝐺‘0)))
87simp2d 1177 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐻‘0) = (𝐺‘1))
93, 8eqtr4d 2864 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹‘1) = (𝐻‘0))
107simp1d 1176 . . . . . . . 8 (𝜑𝐻 ∈ (II Cn 𝐽))
1110, 4pco0 23190 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐻(*𝑝𝐽)𝐺)‘0) = (𝐻‘0))
129, 11eqtr4d 2864 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹‘1) = ((𝐻(*𝑝𝐽)𝐺)‘0))
1312adantr 474 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹‘1) = ((𝐻(*𝑝𝐽)𝐺)‘0))
14 pcophtb.f . . . . . . 7 (𝜑𝐹 ∈ (II Cn 𝐽))
1514adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → 𝐹 ∈ (II Cn 𝐽))
162, 15erref 8034 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → 𝐹( ≃ph𝐽)𝐹)
17 eqid 2825 . . . . . . . 8 ((0[,]1) × {(𝐺‘1)}) = ((0[,]1) × {(𝐺‘1)})
185, 17pcorev 23203 . . . . . . 7 (𝐺 ∈ (II Cn 𝐽) → (𝐻(*𝑝𝐽)𝐺)( ≃ph𝐽)((0[,]1) × {(𝐺‘1)}))
194, 18syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐻(*𝑝𝐽)𝐺)( ≃ph𝐽)((0[,]1) × {(𝐺‘1)}))
2019adantr 474 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐻(*𝑝𝐽)𝐺)( ≃ph𝐽)((0[,]1) × {(𝐺‘1)}))
2113, 16, 20pcohtpy 23196 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹(*𝑝𝐽)(𝐻(*𝑝𝐽)𝐺))( ≃ph𝐽)(𝐹(*𝑝𝐽)((0[,]1) × {(𝐺‘1)})))
223adantr 474 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹‘1) = (𝐺‘1))
2317pcopt2 23199 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (II Cn 𝐽) ∧ (𝐹‘1) = (𝐺‘1)) → (𝐹(*𝑝𝐽)((0[,]1) × {(𝐺‘1)}))( ≃ph𝐽)𝐹)
2415, 22, 23syl2anc 579 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹(*𝑝𝐽)((0[,]1) × {(𝐺‘1)}))( ≃ph𝐽)𝐹)
252, 21, 24ertrd 8030 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹(*𝑝𝐽)(𝐻(*𝑝𝐽)𝐺))( ≃ph𝐽)𝐹)
2610adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → 𝐻 ∈ (II Cn 𝐽))
274adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → 𝐺 ∈ (II Cn 𝐽))
289adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹‘1) = (𝐻‘0))
297simp3d 1178 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐻‘1) = (𝐺‘0))
3029adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐻‘1) = (𝐺‘0))
31 eqid 2825 . . . . . 6 (𝑦 ∈ (0[,]1) ↦ if(𝑦 ≤ (1 / 2), if(𝑦 ≤ (1 / 4), (2 · 𝑦), (𝑦 + (1 / 4))), ((𝑦 / 2) + (1 / 2)))) = (𝑦 ∈ (0[,]1) ↦ if(𝑦 ≤ (1 / 2), if(𝑦 ≤ (1 / 4), (2 · 𝑦), (𝑦 + (1 / 4))), ((𝑦 / 2) + (1 / 2))))
3215, 26, 27, 28, 30, 31pcoass 23200 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → ((𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)(*𝑝𝐽)𝐺)( ≃ph𝐽)(𝐹(*𝑝𝐽)(𝐻(*𝑝𝐽)𝐺)))
3314, 10pco1 23191 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)‘1) = (𝐻‘1))
3433, 29eqtrd 2861 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)‘1) = (𝐺‘0))
3534adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → ((𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)‘1) = (𝐺‘0))
36 simpr 479 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃)
372, 27erref 8034 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → 𝐺( ≃ph𝐽)𝐺)
3835, 36, 37pcohtpy 23196 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → ((𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)(*𝑝𝐽)𝐺)( ≃ph𝐽)(𝑃(*𝑝𝐽)𝐺))
392, 32, 38ertr3d 8032 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹(*𝑝𝐽)(𝐻(*𝑝𝐽)𝐺))( ≃ph𝐽)(𝑃(*𝑝𝐽)𝐺))
40 pcophtb.0 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹‘0) = (𝐺‘0))
4140adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹‘0) = (𝐺‘0))
4241eqcomd 2831 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐺‘0) = (𝐹‘0))
43 pcophtb.p . . . . . 6 𝑃 = ((0[,]1) × {(𝐹‘0)})
4443pcopt 23198 . . . . 5 ((𝐺 ∈ (II Cn 𝐽) ∧ (𝐺‘0) = (𝐹‘0)) → (𝑃(*𝑝𝐽)𝐺)( ≃ph𝐽)𝐺)
4527, 42, 44syl2anc 579 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝑃(*𝑝𝐽)𝐺)( ≃ph𝐽)𝐺)
462, 39, 45ertrd 8030 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → (𝐹(*𝑝𝐽)(𝐻(*𝑝𝐽)𝐺))( ≃ph𝐽)𝐺)
472, 25, 46ertr3d 8032 . 2 ((𝜑 ∧ (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃) → 𝐹( ≃ph𝐽)𝐺)
481a1i 11 . . 3 ((𝜑𝐹( ≃ph𝐽)𝐺) → ( ≃ph𝐽) Er (II Cn 𝐽))
499adantr 474 . . . 4 ((𝜑𝐹( ≃ph𝐽)𝐺) → (𝐹‘1) = (𝐻‘0))
50 simpr 479 . . . 4 ((𝜑𝐹( ≃ph𝐽)𝐺) → 𝐹( ≃ph𝐽)𝐺)
5110adantr 474 . . . . 5 ((𝜑𝐹( ≃ph𝐽)𝐺) → 𝐻 ∈ (II Cn 𝐽))
5248, 51erref 8034 . . . 4 ((𝜑𝐹( ≃ph𝐽)𝐺) → 𝐻( ≃ph𝐽)𝐻)
5349, 50, 52pcohtpy 23196 . . 3 ((𝜑𝐹( ≃ph𝐽)𝐺) → (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)(𝐺(*𝑝𝐽)𝐻))
54 eqid 2825 . . . . . . 7 ((0[,]1) × {(𝐺‘0)}) = ((0[,]1) × {(𝐺‘0)})
555, 54pcorev2 23204 . . . . . 6 (𝐺 ∈ (II Cn 𝐽) → (𝐺(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)((0[,]1) × {(𝐺‘0)}))
564, 55syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)((0[,]1) × {(𝐺‘0)}))
5740sneqd 4411 . . . . . . 7 (𝜑 → {(𝐹‘0)} = {(𝐺‘0)})
5857xpeq2d 5376 . . . . . 6 (𝜑 → ((0[,]1) × {(𝐹‘0)}) = ((0[,]1) × {(𝐺‘0)}))
5943, 58syl5eq 2873 . . . . 5 (𝜑𝑃 = ((0[,]1) × {(𝐺‘0)}))
6056, 59breqtrrd 4903 . . . 4 (𝜑 → (𝐺(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃)
6160adantr 474 . . 3 ((𝜑𝐹( ≃ph𝐽)𝐺) → (𝐺(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃)
6248, 53, 61ertrd 8030 . 2 ((𝜑𝐹( ≃ph𝐽)𝐺) → (𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃)
6347, 62impbida 835 1 (𝜑 → ((𝐹(*𝑝𝐽)𝐻)( ≃ph𝐽)𝑃𝐹( ≃ph𝐽)𝐺))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 198  wa 386  w3a 1111   = wceq 1656  wcel 2164  ifcif 4308  {csn 4399   class class class wbr 4875  cmpt 4954   × cxp 5344  cfv 6127  (class class class)co 6910   Er wer 8011  0cc0 10259  1c1 10260   + caddc 10262   · cmul 10264  cle 10399  cmin 10592   / cdiv 11016  2c2 11413  4c4 11415  [,]cicc 12473   Cn ccn 21406  IIcii 23055  phcphtpc 23145  *𝑝cpco 23176
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1894  ax-4 1908  ax-5 2009  ax-6 2075  ax-7 2112  ax-8 2166  ax-9 2173  ax-10 2192  ax-11 2207  ax-12 2220  ax-13 2389  ax-ext 2803  ax-rep 4996  ax-sep 5007  ax-nul 5015  ax-pow 5067  ax-pr 5129  ax-un 7214  ax-inf2 8822  ax-cnex 10315  ax-resscn 10316  ax-1cn 10317  ax-icn 10318  ax-addcl 10319  ax-addrcl 10320  ax-mulcl 10321  ax-mulrcl 10322  ax-mulcom 10323  ax-addass 10324  ax-mulass 10325  ax-distr 10326  ax-i2m1 10327  ax-1ne0 10328  ax-1rid 10329  ax-rnegex 10330  ax-rrecex 10331  ax-cnre 10332  ax-pre-lttri 10333  ax-pre-lttrn 10334  ax-pre-ltadd 10335  ax-pre-mulgt0 10336  ax-pre-sup 10337  ax-addf 10338  ax-mulf 10339
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 879  df-3or 1112  df-3an 1113  df-tru 1660  df-ex 1879  df-nf 1883  df-sb 2068  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4147  df-if 4309  df-pw 4382  df-sn 4400  df-pr 4402  df-tp 4404  df-op 4406  df-uni 4661  df-int 4700  df-iun 4744  df-iin 4745  df-br 4876  df-opab 4938  df-mpt 4955  df-tr 4978  df-id 5252  df-eprel 5257  df-po 5265  df-so 5266  df-fr 5305  df-se 5306  df-we 5307  df-xp 5352  df-rel 5353  df-cnv 5354  df-co 5355  df-dm 5356  df-rn 5357  df-res 5358  df-ima 5359  df-pred 5924  df-ord 5970  df-on 5971  df-lim 5972  df-suc 5973  df-iota 6090  df-fun 6129  df-fn 6130  df-f 6131  df-f1 6132  df-fo 6133  df-f1o 6134  df-fv 6135  df-isom 6136  df-riota 6871  df-ov 6913  df-oprab 6914  df-mpt2 6915  df-of 7162  df-om 7332  df-1st 7433  df-2nd 7434  df-supp 7565  df-wrecs 7677  df-recs 7739  df-rdg 7777  df-1o 7831  df-2o 7832  df-oadd 7835  df-er 8014  df-map 8129  df-ixp 8182  df-en 8229  df-dom 8230  df-sdom 8231  df-fin 8232  df-fsupp 8551  df-fi 8592  df-sup 8623  df-inf 8624  df-oi 8691  df-card 9085  df-cda 9312  df-pnf 10400  df-mnf 10401  df-xr 10402  df-ltxr 10403  df-le 10404  df-sub 10594  df-neg 10595  df-div 11017  df-nn 11358  df-2 11421  df-3 11422  df-4 11423  df-5 11424  df-6 11425  df-7 11426  df-8 11427  df-9 11428  df-n0 11626  df-z 11712  df-dec 11829  df-uz 11976  df-q 12079  df-rp 12120  df-xneg 12239  df-xadd 12240  df-xmul 12241  df-ioo 12474  df-icc 12477  df-fz 12627  df-fzo 12768  df-seq 13103  df-exp 13162  df-hash 13418  df-cj 14223  df-re 14224  df-im 14225  df-sqrt 14359  df-abs 14360  df-struct 16231  df-ndx 16232  df-slot 16233  df-base 16235  df-sets 16236  df-ress 16237  df-plusg 16325  df-mulr 16326  df-starv 16327  df-sca 16328  df-vsca 16329  df-ip 16330  df-tset 16331  df-ple 16332  df-ds 16334  df-unif 16335  df-hom 16336  df-cco 16337  df-rest 16443  df-topn 16444  df-0g 16462  df-gsum 16463  df-topgen 16464  df-pt 16465  df-prds 16468  df-xrs 16522  df-qtop 16527  df-imas 16528  df-xps 16530  df-mre 16606  df-mrc 16607  df-acs 16609  df-mgm 17602  df-sgrp 17644  df-mnd 17655  df-submnd 17696  df-mulg 17902  df-cntz 18107  df-cmn 18555  df-psmet 20105  df-xmet 20106  df-met 20107  df-bl 20108  df-mopn 20109  df-cnfld 20114  df-top 21076  df-topon 21093  df-topsp 21115  df-bases 21128  df-cld 21201  df-cn 21409  df-cnp 21410  df-tx 21743  df-hmeo 21936  df-xms 22502  df-ms 22503  df-tms 22504  df-ii 23057  df-htpy 23146  df-phtpy 23147  df-phtpc 23168  df-pco 23181
This theorem is referenced by:  sconnpht2  31762
  Copyright terms: Public domain W3C validator