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Description: Lemma for frgpnabl . (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016) (Revised by AV, 25-Apr-2024)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | frgpnabl.g | ⊢ 𝐺 = ( freeGrp ‘ 𝐼 ) | |
| frgpnabl.w | ⊢ 𝑊 = ( I ‘ Word ( 𝐼 × 2o ) ) | ||
| frgpnabl.r | ⊢ ∼ = ( ~FG ‘ 𝐼 ) | ||
| frgpnabl.p | ⊢ + = ( +g ‘ 𝐺 ) | ||
| frgpnabl.m | ⊢ 𝑀 = ( 𝑦 ∈ 𝐼 , 𝑧 ∈ 2o ↦ 〈 𝑦 , ( 1o ∖ 𝑧 ) 〉 ) | ||
| frgpnabl.t | ⊢ 𝑇 = ( 𝑣 ∈ 𝑊 ↦ ( 𝑛 ∈ ( 0 ... ( ♯ ‘ 𝑣 ) ) , 𝑤 ∈ ( 𝐼 × 2o ) ↦ ( 𝑣 splice 〈 𝑛 , 𝑛 , 〈“ 𝑤 ( 𝑀 ‘ 𝑤 ) ”〉 〉 ) ) ) | ||
| frgpnabl.d | ⊢ 𝐷 = ( 𝑊 ∖ ∪ 𝑥 ∈ 𝑊 ran ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ) | ||
| frgpnabl.u | ⊢ 𝑈 = ( varFGrp ‘ 𝐼 ) | ||
| frgpnabl.i | ⊢ ( 𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉 ) | ||
| frgpnabl.a | ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐼 ) | ||
| frgpnabl.b | ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ 𝐼 ) | ||
| frgpnabl.n | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) = ( ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) ) ) | ||
| Assertion | frgpnabllem2 | ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 = 𝐵 ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | frgpnabl.g | ⊢ 𝐺 = ( freeGrp ‘ 𝐼 ) | |
| 2 | frgpnabl.w | ⊢ 𝑊 = ( I ‘ Word ( 𝐼 × 2o ) ) | |
| 3 | frgpnabl.r | ⊢ ∼ = ( ~FG ‘ 𝐼 ) | |
| 4 | frgpnabl.p | ⊢ + = ( +g ‘ 𝐺 ) | |
| 5 | frgpnabl.m | ⊢ 𝑀 = ( 𝑦 ∈ 𝐼 , 𝑧 ∈ 2o ↦ 〈 𝑦 , ( 1o ∖ 𝑧 ) 〉 ) | |
| 6 | frgpnabl.t | ⊢ 𝑇 = ( 𝑣 ∈ 𝑊 ↦ ( 𝑛 ∈ ( 0 ... ( ♯ ‘ 𝑣 ) ) , 𝑤 ∈ ( 𝐼 × 2o ) ↦ ( 𝑣 splice 〈 𝑛 , 𝑛 , 〈“ 𝑤 ( 𝑀 ‘ 𝑤 ) ”〉 〉 ) ) ) | |
| 7 | frgpnabl.d | ⊢ 𝐷 = ( 𝑊 ∖ ∪ 𝑥 ∈ 𝑊 ran ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ) | |
| 8 | frgpnabl.u | ⊢ 𝑈 = ( varFGrp ‘ 𝐼 ) | |
| 9 | frgpnabl.i | ⊢ ( 𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉 ) | |
| 10 | frgpnabl.a | ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐼 ) | |
| 11 | frgpnabl.b | ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ 𝐼 ) | |
| 12 | frgpnabl.n | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) = ( ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) ) ) | |
| 13 | 0ex | ⊢ ∅ ∈ V | |
| 14 | 13 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ∅ ∈ V ) |
| 15 | difss | ⊢ ( 𝑊 ∖ ∪ 𝑥 ∈ 𝑊 ran ( 𝑇 ‘ 𝑥 ) ) ⊆ 𝑊 | |
| 16 | 7 15 | eqsstri | ⊢ 𝐷 ⊆ 𝑊 |
| 17 | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 | frgpnabllem1 | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∈ ( 𝐷 ∩ ( ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) ) ) ) |
| 18 | 17 | elin1d | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∈ 𝐷 ) |
| 19 | 16 18 | sselid | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∈ 𝑊 ) |
| 20 | eqid | ⊢ ( 𝑚 ∈ { 𝑡 ∈ ( Word 𝑊 ∖ { ∅ } ) ∣ ( ( 𝑡 ‘ 0 ) ∈ 𝐷 ∧ ∀ 𝑘 ∈ ( 1 ..^ ( ♯ ‘ 𝑡 ) ) ( 𝑡 ‘ 𝑘 ) ∈ ran ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 ‘ ( 𝑘 − 1 ) ) ) ) } ↦ ( 𝑚 ‘ ( ( ♯ ‘ 𝑚 ) − 1 ) ) ) = ( 𝑚 ∈ { 𝑡 ∈ ( Word 𝑊 ∖ { ∅ } ) ∣ ( ( 𝑡 ‘ 0 ) ∈ 𝐷 ∧ ∀ 𝑘 ∈ ( 1 ..^ ( ♯ ‘ 𝑡 ) ) ( 𝑡 ‘ 𝑘 ) ∈ ran ( 𝑇 ‘ ( 𝑡 ‘ ( 𝑘 − 1 ) ) ) ) } ↦ ( 𝑚 ‘ ( ( ♯ ‘ 𝑚 ) − 1 ) ) ) | |
| 21 | 2 3 5 6 7 20 | efgredeu | ⊢ ( 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∈ 𝑊 → ∃! 𝑑 ∈ 𝐷 𝑑 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) |
| 22 | reurmo | ⊢ ( ∃! 𝑑 ∈ 𝐷 𝑑 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 → ∃* 𝑑 ∈ 𝐷 𝑑 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) | |
| 23 | 19 21 22 | 3syl | ⊢ ( 𝜑 → ∃* 𝑑 ∈ 𝐷 𝑑 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) |
| 24 | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | frgpnabllem1 | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∈ ( 𝐷 ∩ ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ) ) |
| 25 | 24 | elin1d | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∈ 𝐷 ) |
| 26 | 2 3 | efger | ⊢ ∼ Er 𝑊 |
| 27 | 26 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ∼ Er 𝑊 ) |
| 28 | 1 | frgpgrp | ⊢ ( 𝐼 ∈ 𝑉 → 𝐺 ∈ Grp ) |
| 29 | 9 28 | syl | ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 ∈ Grp ) |
| 30 | eqid | ⊢ ( Base ‘ 𝐺 ) = ( Base ‘ 𝐺 ) | |
| 31 | 3 8 1 30 | vrgpf | ⊢ ( 𝐼 ∈ 𝑉 → 𝑈 : 𝐼 ⟶ ( Base ‘ 𝐺 ) ) |
| 32 | 9 31 | syl | ⊢ ( 𝜑 → 𝑈 : 𝐼 ⟶ ( Base ‘ 𝐺 ) ) |
| 33 | 32 10 | ffvelcdmd | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) ∈ ( Base ‘ 𝐺 ) ) |
| 34 | 32 11 | ffvelcdmd | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ∈ ( Base ‘ 𝐺 ) ) |
| 35 | 30 4 | grpcl | ⊢ ( ( 𝐺 ∈ Grp ∧ ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) ∈ ( Base ‘ 𝐺 ) ∧ ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ∈ ( Base ‘ 𝐺 ) ) → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( Base ‘ 𝐺 ) ) |
| 36 | 29 33 34 35 | syl3anc | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( Base ‘ 𝐺 ) ) |
| 37 | eqid | ⊢ ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) = ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) | |
| 38 | 1 37 3 | frgpval | ⊢ ( 𝐼 ∈ 𝑉 → 𝐺 = ( ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) /s ∼ ) ) |
| 39 | 9 38 | syl | ⊢ ( 𝜑 → 𝐺 = ( ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) /s ∼ ) ) |
| 40 | 2on | ⊢ 2o ∈ On | |
| 41 | xpexg | ⊢ ( ( 𝐼 ∈ 𝑉 ∧ 2o ∈ On ) → ( 𝐼 × 2o ) ∈ V ) | |
| 42 | 9 40 41 | sylancl | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐼 × 2o ) ∈ V ) |
| 43 | wrdexg | ⊢ ( ( 𝐼 × 2o ) ∈ V → Word ( 𝐼 × 2o ) ∈ V ) | |
| 44 | fvi | ⊢ ( Word ( 𝐼 × 2o ) ∈ V → ( I ‘ Word ( 𝐼 × 2o ) ) = Word ( 𝐼 × 2o ) ) | |
| 45 | 42 43 44 | 3syl | ⊢ ( 𝜑 → ( I ‘ Word ( 𝐼 × 2o ) ) = Word ( 𝐼 × 2o ) ) |
| 46 | 2 45 | eqtrid | ⊢ ( 𝜑 → 𝑊 = Word ( 𝐼 × 2o ) ) |
| 47 | eqid | ⊢ ( Base ‘ ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) ) = ( Base ‘ ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) ) | |
| 48 | 37 47 | frmdbas | ⊢ ( ( 𝐼 × 2o ) ∈ V → ( Base ‘ ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) ) = Word ( 𝐼 × 2o ) ) |
| 49 | 42 48 | syl | ⊢ ( 𝜑 → ( Base ‘ ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) ) = Word ( 𝐼 × 2o ) ) |
| 50 | 46 49 | eqtr4d | ⊢ ( 𝜑 → 𝑊 = ( Base ‘ ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) ) ) |
| 51 | 3 | fvexi | ⊢ ∼ ∈ V |
| 52 | 51 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ∼ ∈ V ) |
| 53 | fvexd | ⊢ ( 𝜑 → ( freeMnd ‘ ( 𝐼 × 2o ) ) ∈ V ) | |
| 54 | 39 50 52 53 | qusbas | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑊 / ∼ ) = ( Base ‘ 𝐺 ) ) |
| 55 | 36 54 | eleqtrrd | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( 𝑊 / ∼ ) ) |
| 56 | 24 | elin2d | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∈ ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ) |
| 57 | qsel | ⊢ ( ( ∼ Er 𝑊 ∧ ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( 𝑊 / ∼ ) ∧ 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∈ ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ) → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) = [ 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ] ∼ ) | |
| 58 | 27 55 56 57 | syl3anc | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) = [ 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ] ∼ ) |
| 59 | 17 | elin2d | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∈ ( ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) ) ) |
| 60 | 59 12 | eleqtrrd | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∈ ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ) |
| 61 | qsel | ⊢ ( ( ∼ Er 𝑊 ∧ ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( 𝑊 / ∼ ) ∧ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∈ ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) ) → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) = [ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ] ∼ ) | |
| 62 | 27 55 60 61 | syl3anc | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑈 ‘ 𝐴 ) + ( 𝑈 ‘ 𝐵 ) ) = [ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ] ∼ ) |
| 63 | 58 62 | eqtr3d | ⊢ ( 𝜑 → [ 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ] ∼ = [ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ] ∼ ) |
| 64 | 16 25 | sselid | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∈ 𝑊 ) |
| 65 | 27 64 | erth | ⊢ ( 𝜑 → ( 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ↔ [ 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ] ∼ = [ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ] ∼ ) ) |
| 66 | 63 65 | mpbird | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) |
| 67 | 27 19 | erref | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) |
| 68 | breq1 | ⊢ ( 𝑑 = 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 → ( 𝑑 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ↔ 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) ) | |
| 69 | breq1 | ⊢ ( 𝑑 = 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 → ( 𝑑 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ↔ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) ) | |
| 70 | 68 69 | rmoi | ⊢ ( ( ∃* 𝑑 ∈ 𝐷 𝑑 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∧ ( 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∈ 𝐷 ∧ 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) ∧ ( 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∈ 𝐷 ∧ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ∼ 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) ) → 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 = 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) |
| 71 | 23 25 66 18 67 70 | syl122anc | ⊢ ( 𝜑 → 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 = 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ) |
| 72 | 71 | fveq1d | ⊢ ( 𝜑 → ( 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ‘ 0 ) = ( 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ‘ 0 ) ) |
| 73 | opex | ⊢ 〈 𝐴 , ∅ 〉 ∈ V | |
| 74 | s2fv0 | ⊢ ( 〈 𝐴 , ∅ 〉 ∈ V → ( 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ‘ 0 ) = 〈 𝐴 , ∅ 〉 ) | |
| 75 | 73 74 | ax-mp | ⊢ ( 〈“ 〈 𝐴 , ∅ 〉 〈 𝐵 , ∅ 〉 ”〉 ‘ 0 ) = 〈 𝐴 , ∅ 〉 |
| 76 | opex | ⊢ 〈 𝐵 , ∅ 〉 ∈ V | |
| 77 | s2fv0 | ⊢ ( 〈 𝐵 , ∅ 〉 ∈ V → ( 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ‘ 0 ) = 〈 𝐵 , ∅ 〉 ) | |
| 78 | 76 77 | ax-mp | ⊢ ( 〈“ 〈 𝐵 , ∅ 〉 〈 𝐴 , ∅ 〉 ”〉 ‘ 0 ) = 〈 𝐵 , ∅ 〉 |
| 79 | 72 75 78 | 3eqtr3g | ⊢ ( 𝜑 → 〈 𝐴 , ∅ 〉 = 〈 𝐵 , ∅ 〉 ) |
| 80 | opthg | ⊢ ( ( 𝐴 ∈ 𝐼 ∧ ∅ ∈ V ) → ( 〈 𝐴 , ∅ 〉 = 〈 𝐵 , ∅ 〉 ↔ ( 𝐴 = 𝐵 ∧ ∅ = ∅ ) ) ) | |
| 81 | 80 | simprbda | ⊢ ( ( ( 𝐴 ∈ 𝐼 ∧ ∅ ∈ V ) ∧ 〈 𝐴 , ∅ 〉 = 〈 𝐵 , ∅ 〉 ) → 𝐴 = 𝐵 ) |
| 82 | 10 14 79 81 | syl21anc | ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 = 𝐵 ) |