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

Theorem efgtlen 19681
Description: Value of the free group construction. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
efgval.w 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
efgval.r = ( ~FG𝐼)
efgval2.m 𝑀 = (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o𝑧)⟩)
efgval2.t 𝑇 = (𝑣𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀𝑤)”⟩⟩)))
Assertion
Ref Expression
efgtlen ((𝑋𝑊𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋)) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2))
Distinct variable groups:   𝑦,𝑧   𝑣,𝑛,𝑤,𝑦,𝑧   𝑛,𝑀,𝑣,𝑤   𝑛,𝑊,𝑣,𝑤,𝑦,𝑧   𝑦, ,𝑧   𝑛,𝐼,𝑣,𝑤,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑛)   (𝑤,𝑣,𝑛)   𝑇(𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑛)   𝑀(𝑦,𝑧)   𝑋(𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑛)

Proof of Theorem efgtlen
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 efgval.w . . . . . . . 8 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2o))
2 efgval.r . . . . . . . 8 = ( ~FG𝐼)
3 efgval2.m . . . . . . . 8 𝑀 = (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2o ↦ ⟨𝑦, (1o𝑧)⟩)
4 efgval2.t . . . . . . . 8 𝑇 = (𝑣𝑊 ↦ (𝑛 ∈ (0...(♯‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤(𝑀𝑤)”⟩⟩)))
51, 2, 3, 4efgtf 19677 . . . . . . 7 (𝑋𝑊 → ((𝑇𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) ∧ (𝑇𝑋):((0...(♯‘𝑋)) × (𝐼 × 2o))⟶𝑊))
65simpld 494 . . . . . 6 (𝑋𝑊 → (𝑇𝑋) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
76rneqd 5940 . . . . 5 (𝑋𝑊 → ran (𝑇𝑋) = ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
87eleq2d 2815 . . . 4 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) ↔ 𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩))))
9 eqid 2728 . . . . 5 (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩))
10 ovex 7453 . . . . 5 (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) ∈ V
119, 10elrnmpo 7557 . . . 4 (𝐴 ∈ ran (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)), 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) ↦ (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) ↔ ∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩))
128, 11bitrdi 287 . . 3 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) ↔ ∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)))
13 fviss 6975 . . . . . . . . 9 ( I ‘Word (𝐼 × 2o)) ⊆ Word (𝐼 × 2o)
141, 13eqsstri 4014 . . . . . . . 8 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2o)
15 simpl 482 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋𝑊)
1614, 15sselid 3978 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑋 ∈ Word (𝐼 × 2o))
17 elfzuz 13530 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) → 𝑎 ∈ (ℤ‘0))
1817ad2antrl 727 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (ℤ‘0))
19 eluzfz2b 13543 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ (ℤ‘0) ↔ 𝑎 ∈ (0...𝑎))
2018, 19sylib 217 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...𝑎))
21 simprl 770 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)))
22 simprr 772 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))
233efgmf 19668 . . . . . . . . . 10 𝑀:(𝐼 × 2o)⟶(𝐼 × 2o)
2423ffvelcdmi 7093 . . . . . . . . 9 (𝑏 ∈ (𝐼 × 2o) → (𝑀𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
2522, 24syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑀𝑏) ∈ (𝐼 × 2o))
2622, 25s2cld 14855 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩ ∈ Word (𝐼 × 2o))
2716, 20, 21, 26spllen 14737 . . . . . 6 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎))))
28 s2len 14873 . . . . . . . . . 10 (♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) = 2
2928a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) = 2)
30 eluzelcn 12865 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 ∈ (ℤ‘0) → 𝑎 ∈ ℂ)
3118, 30syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → 𝑎 ∈ ℂ)
3231subidd 11590 . . . . . . . . 9 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝑎𝑎) = 0)
3329, 32oveq12d 7438 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎)) = (2 − 0))
34 2cn 12318 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
3534subid1i 11563 . . . . . . . 8 (2 − 0) = 2
3633, 35eqtrdi 2784 . . . . . . 7 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎)) = 2)
3736oveq2d 7436 . . . . . 6 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → ((♯‘𝑋) + ((♯‘⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩) − (𝑎𝑎))) = ((♯‘𝑋) + 2))
3827, 37eqtrd 2768 . . . . 5 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2))
39 fveqeq2 6906 . . . . 5 (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → ((♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2) ↔ (♯‘(𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩)) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4038, 39syl5ibrcom 246 . . . 4 ((𝑋𝑊 ∧ (𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋)) ∧ 𝑏 ∈ (𝐼 × 2o))) → (𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4140rexlimdvva 3208 . . 3 (𝑋𝑊 → (∃𝑎 ∈ (0...(♯‘𝑋))∃𝑏 ∈ (𝐼 × 2o)𝐴 = (𝑋 splice ⟨𝑎, 𝑎, ⟨“𝑏(𝑀𝑏)”⟩⟩) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4212, 41sylbid 239 . 2 (𝑋𝑊 → (𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2)))
4342imp 406 1 ((𝑋𝑊𝐴 ∈ ran (𝑇𝑋)) → (♯‘𝐴) = ((♯‘𝑋) + 2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1534  wcel 2099  wrex 3067  cdif 3944  cop 4635  cotp 4637  cmpt 5231   I cid 5575   × cxp 5676  ran crn 5679  wf 6544  cfv 6548  (class class class)co 7420  cmpo 7422  1oc1o 8480  2oc2o 8481  cc 11137  0cc0 11139   + caddc 11142  cmin 11475  2c2 12298  cuz 12853  ...cfz 13517  chash 14322  Word cword 14497   splice csplice 14732  ⟨“cs2 14825   ~FG cefg 19661
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740  ax-cnex 11195  ax-resscn 11196  ax-1cn 11197  ax-icn 11198  ax-addcl 11199  ax-addrcl 11200  ax-mulcl 11201  ax-mulrcl 11202  ax-mulcom 11203  ax-addass 11204  ax-mulass 11205  ax-distr 11206  ax-i2m1 11207  ax-1ne0 11208  ax-1rid 11209  ax-rnegex 11210  ax-rrecex 11211  ax-cnre 11212  ax-pre-lttri 11213  ax-pre-lttrn 11214  ax-pre-ltadd 11215  ax-pre-mulgt0 11216
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-ot 4638  df-uni 4909  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6305  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-riota 7376  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7871  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-1o 8487  df-2o 8488  df-er 8725  df-map 8847  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-card 9963  df-pnf 11281  df-mnf 11282  df-xr 11283  df-ltxr 11284  df-le 11285  df-sub 11477  df-neg 11478  df-nn 12244  df-2 12306  df-n0 12504  df-z 12590  df-uz 12854  df-fz 13518  df-fzo 13661  df-hash 14323  df-word 14498  df-concat 14554  df-s1 14579  df-substr 14624  df-pfx 14654  df-splice 14733  df-s2 14832
This theorem is referenced by:  efgsfo  19694  efgredlemg  19697  efgredlemd  19699  efgredlem  19702  frgpnabllem1  19828
  Copyright terms: Public domain W3C validator
OSZAR »