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

Theorem frgpnabl 18278
Description: The free group on two or more generators is not abelian. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016.)
Hypothesis
Ref Expression
frgpnabl.g 𝐺 = (freeGrp‘𝐼)
Assertion
Ref Expression
frgpnabl (1𝑜𝐼 → ¬ 𝐺 ∈ Abel)

Proof of Theorem frgpnabl
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑥 𝑛 𝑣 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 relsdom 7962 . . . . 5 Rel ≺
21brrelex2i 5159 . . . 4 (1𝑜𝐼𝐼 ∈ V)
3 1sdom 8163 . . . 4 (𝐼 ∈ V → (1𝑜𝐼 ↔ ∃𝑎𝐼𝑏𝐼 ¬ 𝑎 = 𝑏))
42, 3syl 17 . . 3 (1𝑜𝐼 → (1𝑜𝐼 ↔ ∃𝑎𝐼𝑏𝐼 ¬ 𝑎 = 𝑏))
54ibi 256 . 2 (1𝑜𝐼 → ∃𝑎𝐼𝑏𝐼 ¬ 𝑎 = 𝑏)
6 frgpnabl.g . . . . . 6 𝐺 = (freeGrp‘𝐼)
7 eqid 2622 . . . . . 6 ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) = ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜))
8 eqid 2622 . . . . . 6 ( ~FG𝐼) = ( ~FG𝐼)
9 eqid 2622 . . . . . 6 (+g𝐺) = (+g𝐺)
10 eqid 2622 . . . . . 6 (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2𝑜 ↦ ⟨𝑦, (1𝑜𝑧)⟩) = (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2𝑜 ↦ ⟨𝑦, (1𝑜𝑧)⟩)
11 eqid 2622 . . . . . 6 (𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(#‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2𝑜) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2𝑜 ↦ ⟨𝑦, (1𝑜𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩))) = (𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(#‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2𝑜) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2𝑜 ↦ ⟨𝑦, (1𝑜𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))
12 eqid 2622 . . . . . 6 (( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) ∖ 𝑥 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜))ran ((𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(#‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2𝑜) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2𝑜 ↦ ⟨𝑦, (1𝑜𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))‘𝑥)) = (( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) ∖ 𝑥 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜))ran ((𝑣 ∈ ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) ↦ (𝑛 ∈ (0...(#‘𝑣)), 𝑤 ∈ (𝐼 × 2𝑜) ↦ (𝑣 splice ⟨𝑛, 𝑛, ⟨“𝑤((𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2𝑜 ↦ ⟨𝑦, (1𝑜𝑧)⟩)‘𝑤)”⟩⟩)))‘𝑥))
13 eqid 2622 . . . . . 6 (varFGrp𝐼) = (varFGrp𝐼)
142ad2antrr 762 . . . . . 6 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → 𝐼 ∈ V)
15 simplrl 800 . . . . . 6 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → 𝑎𝐼)
16 simplrr 801 . . . . . 6 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → 𝑏𝐼)
17 simpr 477 . . . . . . 7 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → 𝐺 ∈ Abel)
18 eqid 2622 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
198, 13, 6, 18vrgpf 18181 . . . . . . . . 9 (𝐼 ∈ V → (varFGrp𝐼):𝐼⟶(Base‘𝐺))
2014, 19syl 17 . . . . . . . 8 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → (varFGrp𝐼):𝐼⟶(Base‘𝐺))
2120, 15ffvelrnd 6360 . . . . . . 7 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → ((varFGrp𝐼)‘𝑎) ∈ (Base‘𝐺))
2220, 16ffvelrnd 6360 . . . . . . 7 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → ((varFGrp𝐼)‘𝑏) ∈ (Base‘𝐺))
2318, 9ablcom 18210 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Abel ∧ ((varFGrp𝐼)‘𝑎) ∈ (Base‘𝐺) ∧ ((varFGrp𝐼)‘𝑏) ∈ (Base‘𝐺)) → (((varFGrp𝐼)‘𝑎)(+g𝐺)((varFGrp𝐼)‘𝑏)) = (((varFGrp𝐼)‘𝑏)(+g𝐺)((varFGrp𝐼)‘𝑎)))
2417, 21, 22, 23syl3anc 1326 . . . . . 6 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → (((varFGrp𝐼)‘𝑎)(+g𝐺)((varFGrp𝐼)‘𝑏)) = (((varFGrp𝐼)‘𝑏)(+g𝐺)((varFGrp𝐼)‘𝑎)))
256, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 24frgpnabllem2 18277 . . . . 5 (((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) ∧ 𝐺 ∈ Abel) → 𝑎 = 𝑏)
2625ex 450 . . . 4 ((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) → (𝐺 ∈ Abel → 𝑎 = 𝑏))
2726con3d 148 . . 3 ((1𝑜𝐼 ∧ (𝑎𝐼𝑏𝐼)) → (¬ 𝑎 = 𝑏 → ¬ 𝐺 ∈ Abel))
2827rexlimdvva 3038 . 2 (1𝑜𝐼 → (∃𝑎𝐼𝑏𝐼 ¬ 𝑎 = 𝑏 → ¬ 𝐺 ∈ Abel))
295, 28mpd 15 1 (1𝑜𝐼 → ¬ 𝐺 ∈ Abel)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 384   = wceq 1483  wcel 1990  wrex 2913  Vcvv 3200  cdif 3571  cop 4183  cotp 4185   ciun 4520   class class class wbr 4653  cmpt 4729   I cid 5023   × cxp 5112  ran crn 5115  wf 5884  cfv 5888  (class class class)co 6650  cmpt2 6652  1𝑜c1o 7553  2𝑜c2o 7554  csdm 7954  0cc0 9936  ...cfz 12326  #chash 13117  Word cword 13291   splice csplice 13296  ⟨“cs2 13586  Basecbs 15857  +gcplusg 15941   ~FG cefg 18119  freeGrpcfrgp 18120  varFGrpcvrgp 18121  Abelcabl 18194
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-ot 4186  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-iin 4523  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-2o 7561  df-oadd 7564  df-er 7742  df-ec 7744  df-qs 7748  df-map 7859  df-pm 7860  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-7 11084  df-8 11085  df-9 11086  df-n0 11293  df-xnn0 11364  df-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-rp 11833  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-hash 13118  df-word 13299  df-lsw 13300  df-concat 13301  df-s1 13302  df-substr 13303  df-splice 13304  df-reverse 13305  df-s2 13593  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-plusg 15954  df-mulr 15955  df-sca 15957  df-vsca 15958  df-ip 15959  df-tset 15960  df-ple 15961  df-ds 15964  df-0g 16102  df-imas 16168  df-qus 16169  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-frmd 17386  df-grp 17425  df-efg 18122  df-frgp 18123  df-vrgp 18124  df-cmn 18195  df-abl 18196
This theorem is referenced by:  frgpcyg  19922
  Copyright terms: Public domain W3C validator