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

Theorem frgpupf 18186
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, 2-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
frgpup.b 𝐵 = (Base‘𝐻)
frgpup.n 𝑁 = (invg𝐻)
frgpup.t 𝑇 = (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2𝑜 ↦ if(𝑧 = ∅, (𝐹𝑦), (𝑁‘(𝐹𝑦))))
frgpup.h (𝜑𝐻 ∈ Grp)
frgpup.i (𝜑𝐼𝑉)
frgpup.a (𝜑𝐹:𝐼𝐵)
frgpup.w 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜))
frgpup.r = ( ~FG𝐼)
frgpup.g 𝐺 = (freeGrp‘𝐼)
frgpup.x 𝑋 = (Base‘𝐺)
frgpup.e 𝐸 = ran (𝑔𝑊 ↦ ⟨[𝑔] , (𝐻 Σg (𝑇𝑔))⟩)
Assertion
Ref Expression
frgpupf (𝜑𝐸:𝑋𝐵)
Distinct variable groups:   𝑦,𝑔,𝑧   𝑔,𝐻   𝑦,𝐹,𝑧   𝑦,𝑁,𝑧   𝐵,𝑔,𝑦,𝑧   𝑇,𝑔   ,𝑔   𝜑,𝑔,𝑦,𝑧   𝑦,𝐼,𝑧   𝑔,𝑊
Allowed substitution hints:   (𝑦,𝑧)   𝑇(𝑦,𝑧)   𝐸(𝑦,𝑧,𝑔)   𝐹(𝑔)   𝐺(𝑦,𝑧,𝑔)   𝐻(𝑦,𝑧)   𝐼(𝑔)   𝑁(𝑔)   𝑉(𝑦,𝑧,𝑔)   𝑊(𝑦,𝑧)   𝑋(𝑦,𝑧,𝑔)

Proof of Theorem frgpupf
Dummy variable is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 frgpup.e . . . 4 𝐸 = ran (𝑔𝑊 ↦ ⟨[𝑔] , (𝐻 Σg (𝑇𝑔))⟩)
2 frgpup.h . . . . . . 7 (𝜑𝐻 ∈ Grp)
3 grpmnd 17429 . . . . . . 7 (𝐻 ∈ Grp → 𝐻 ∈ Mnd)
42, 3syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐻 ∈ Mnd)
54adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑔𝑊) → 𝐻 ∈ Mnd)
6 frgpup.w . . . . . . . 8 𝑊 = ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜))
7 fviss 6256 . . . . . . . 8 ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) ⊆ Word (𝐼 × 2𝑜)
86, 7eqsstri 3635 . . . . . . 7 𝑊 ⊆ Word (𝐼 × 2𝑜)
98sseli 3599 . . . . . 6 (𝑔𝑊𝑔 ∈ Word (𝐼 × 2𝑜))
10 frgpup.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝐻)
11 frgpup.n . . . . . . 7 𝑁 = (invg𝐻)
12 frgpup.t . . . . . . 7 𝑇 = (𝑦𝐼, 𝑧 ∈ 2𝑜 ↦ if(𝑧 = ∅, (𝐹𝑦), (𝑁‘(𝐹𝑦))))
13 frgpup.i . . . . . . 7 (𝜑𝐼𝑉)
14 frgpup.a . . . . . . 7 (𝜑𝐹:𝐼𝐵)
1510, 11, 12, 2, 13, 14frgpuptf 18183 . . . . . 6 (𝜑𝑇:(𝐼 × 2𝑜)⟶𝐵)
16 wrdco 13577 . . . . . 6 ((𝑔 ∈ Word (𝐼 × 2𝑜) ∧ 𝑇:(𝐼 × 2𝑜)⟶𝐵) → (𝑇𝑔) ∈ Word 𝐵)
179, 15, 16syl2anr 495 . . . . 5 ((𝜑𝑔𝑊) → (𝑇𝑔) ∈ Word 𝐵)
1810gsumwcl 17377 . . . . 5 ((𝐻 ∈ Mnd ∧ (𝑇𝑔) ∈ Word 𝐵) → (𝐻 Σg (𝑇𝑔)) ∈ 𝐵)
195, 17, 18syl2anc 693 . . . 4 ((𝜑𝑔𝑊) → (𝐻 Σg (𝑇𝑔)) ∈ 𝐵)
20 frgpup.r . . . . . 6 = ( ~FG𝐼)
216, 20efger 18131 . . . . 5 Er 𝑊
2221a1i 11 . . . 4 (𝜑 Er 𝑊)
23 fvex 6201 . . . . . 6 ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) ∈ V
246, 23eqeltri 2697 . . . . 5 𝑊 ∈ V
2524a1i 11 . . . 4 (𝜑𝑊 ∈ V)
26 coeq2 5280 . . . . 5 (𝑔 = → (𝑇𝑔) = (𝑇))
2726oveq2d 6666 . . . 4 (𝑔 = → (𝐻 Σg (𝑇𝑔)) = (𝐻 Σg (𝑇)))
2810, 11, 12, 2, 13, 14, 6, 20frgpuplem 18185 . . . 4 ((𝜑𝑔 ) → (𝐻 Σg (𝑇𝑔)) = (𝐻 Σg (𝑇)))
291, 19, 22, 25, 27, 28qliftfund 7833 . . 3 (𝜑 → Fun 𝐸)
301, 19, 22, 25qliftf 7835 . . 3 (𝜑 → (Fun 𝐸𝐸:(𝑊 / )⟶𝐵))
3129, 30mpbid 222 . 2 (𝜑𝐸:(𝑊 / )⟶𝐵)
32 frgpup.g . . . . . . 7 𝐺 = (freeGrp‘𝐼)
33 eqid 2622 . . . . . . 7 (freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜)) = (freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜))
3432, 33, 20frgpval 18171 . . . . . 6 (𝐼𝑉𝐺 = ((freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜)) /s ))
3513, 34syl 17 . . . . 5 (𝜑𝐺 = ((freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜)) /s ))
36 2on 7568 . . . . . . . . 9 2𝑜 ∈ On
37 xpexg 6960 . . . . . . . . 9 ((𝐼𝑉 ∧ 2𝑜 ∈ On) → (𝐼 × 2𝑜) ∈ V)
3813, 36, 37sylancl 694 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐼 × 2𝑜) ∈ V)
39 wrdexg 13315 . . . . . . . 8 ((𝐼 × 2𝑜) ∈ V → Word (𝐼 × 2𝑜) ∈ V)
40 fvi 6255 . . . . . . . 8 (Word (𝐼 × 2𝑜) ∈ V → ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) = Word (𝐼 × 2𝑜))
4138, 39, 403syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → ( I ‘Word (𝐼 × 2𝑜)) = Word (𝐼 × 2𝑜))
426, 41syl5eq 2668 . . . . . 6 (𝜑𝑊 = Word (𝐼 × 2𝑜))
43 eqid 2622 . . . . . . . 8 (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜))) = (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜)))
4433, 43frmdbas 17389 . . . . . . 7 ((𝐼 × 2𝑜) ∈ V → (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜))) = Word (𝐼 × 2𝑜))
4538, 44syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜))) = Word (𝐼 × 2𝑜))
4642, 45eqtr4d 2659 . . . . 5 (𝜑𝑊 = (Base‘(freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜))))
47 fvex 6201 . . . . . . 7 ( ~FG𝐼) ∈ V
4820, 47eqeltri 2697 . . . . . 6 ∈ V
4948a1i 11 . . . . 5 (𝜑 ∈ V)
50 fvexd 6203 . . . . 5 (𝜑 → (freeMnd‘(𝐼 × 2𝑜)) ∈ V)
5135, 46, 49, 50qusbas 16205 . . . 4 (𝜑 → (𝑊 / ) = (Base‘𝐺))
52 frgpup.x . . . 4 𝑋 = (Base‘𝐺)
5351, 52syl6reqr 2675 . . 3 (𝜑𝑋 = (𝑊 / ))
5453feq2d 6031 . 2 (𝜑 → (𝐸:𝑋𝐵𝐸:(𝑊 / )⟶𝐵))
5531, 54mpbird 247 1 (𝜑𝐸:𝑋𝐵)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1483  wcel 1990  Vcvv 3200  c0 3915  ifcif 4086  cop 4183  cmpt 4729   I cid 5023   × cxp 5112  ran crn 5115  ccom 5118  Oncon0 5723  Fun wfun 5882  wf 5884  cfv 5888  (class class class)co 6650  cmpt2 6652  2𝑜c2o 7554   Er wer 7739  [cec 7740   / cqs 7741  Word cword 13291  Basecbs 15857   Σg cgsu 16101   /s cqus 16165  Mndcmnd 17294  freeMndcfrmd 17384  Grpcgrp 17422  invgcminusg 17423   ~FG cefg 18119  freeGrpcfrgp 18120
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-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-seq 12802  df-hash 13118  df-word 13299  df-concat 13301  df-s1 13302  df-substr 13303  df-splice 13304  df-s2 13593  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  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-gsum 16103  df-imas 16168  df-qus 16169  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-submnd 17336  df-frmd 17386  df-grp 17425  df-minusg 17426  df-efg 18122  df-frgp 18123
This theorem is referenced by:  frgpupval  18187  frgpup1  18188
  Copyright terms: Public domain W3C validator