Metamath Proof Explorer


Theorem pi1cpbl

Description: The group operation, loop concatenation, is compatible with homotopy equivalence. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Jul-2015)

Ref Expression
Hypotheses pi1val.g ⊢ 𝐺 = ( 𝐽 π1 𝑌 )
pi1val.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
pi1val.2 ⊢ ( 𝜑 → 𝑌 ∈ 𝑋 )
pi1bas2.b ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 = ( Base ‘ 𝐺 ) )
pi1bas3.r ⊢ 𝑅 = ( ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ∩ ( ∪ 𝐵 × ∪ 𝐵 ) )
pi1cpbl.o ⊢ 𝑂 = ( 𝐽 Ω1 𝑌 )
pi1cpbl.a ⊢ + = ( +g ‘ 𝑂 )
Assertion pi1cpbl ( 𝜑 → ( ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) → ( 𝑀 + 𝑃 ) 𝑅 ( 𝑁 + 𝑄 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pi1val.g ⊢ 𝐺 = ( 𝐽 π1 𝑌 )
2 pi1val.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
3 pi1val.2 ⊢ ( 𝜑 → 𝑌 ∈ 𝑋 )
4 pi1bas2.b ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 = ( Base ‘ 𝐺 ) )
5 pi1bas3.r ⊢ 𝑅 = ( ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ∩ ( ∪ 𝐵 × ∪ 𝐵 ) )
6 pi1cpbl.o ⊢ 𝑂 = ( 𝐽 Ω1 𝑌 )
7 pi1cpbl.a ⊢ + = ( +g ‘ 𝑂 )
8 2 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
9 3 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑌 ∈ 𝑋 )
10 4 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝐵 = ( Base ‘ 𝐺 ) )
11 eqidd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( Base ‘ 𝑂 ) = ( Base ‘ 𝑂 ) )
12 1 8 9 6 10 11 pi1buni ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ∪ 𝐵 = ( Base ‘ 𝑂 ) )
13 simprl ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑀 𝑅 𝑁 )
14 5 breqi ⊢ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ↔ 𝑀 ( ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ∩ ( ∪ 𝐵 × ∪ 𝐵 ) ) 𝑁 )
15 brinxp2 ⊢ ( 𝑀 ( ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ∩ ( ∪ 𝐵 × ∪ 𝐵 ) ) 𝑁 ↔ ( ( 𝑀 ∈ ∪ 𝐵 ∧ 𝑁 ∈ ∪ 𝐵 ) ∧ 𝑀 ( ≃ph ‘ 𝐽 ) 𝑁 ) )
16 14 15 bitri ⊢ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ↔ ( ( 𝑀 ∈ ∪ 𝐵 ∧ 𝑁 ∈ ∪ 𝐵 ) ∧ 𝑀 ( ≃ph ‘ 𝐽 ) 𝑁 ) )
17 13 16 sylib ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( ( 𝑀 ∈ ∪ 𝐵 ∧ 𝑁 ∈ ∪ 𝐵 ) ∧ 𝑀 ( ≃ph ‘ 𝐽 ) 𝑁 ) )
18 17 simplld ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑀 ∈ ∪ 𝐵 )
19 simprr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑃 𝑅 𝑄 )
20 5 breqi ⊢ ( 𝑃 𝑅 𝑄 ↔ 𝑃 ( ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ∩ ( ∪ 𝐵 × ∪ 𝐵 ) ) 𝑄 )
21 brinxp2 ⊢ ( 𝑃 ( ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ∩ ( ∪ 𝐵 × ∪ 𝐵 ) ) 𝑄 ↔ ( ( 𝑃 ∈ ∪ 𝐵 ∧ 𝑄 ∈ ∪ 𝐵 ) ∧ 𝑃 ( ≃ph ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) )
22 20 21 bitri ⊢ ( 𝑃 𝑅 𝑄 ↔ ( ( 𝑃 ∈ ∪ 𝐵 ∧ 𝑄 ∈ ∪ 𝐵 ) ∧ 𝑃 ( ≃ph ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) )
23 19 22 sylib ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( ( 𝑃 ∈ ∪ 𝐵 ∧ 𝑄 ∈ ∪ 𝐵 ) ∧ 𝑃 ( ≃ph ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) )
24 23 simplld ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑃 ∈ ∪ 𝐵 )
25 6 8 9 12 18 24 om1addcl ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) ∈ ∪ 𝐵 )
26 17 simplrd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑁 ∈ ∪ 𝐵 )
27 23 simplrd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑄 ∈ ∪ 𝐵 )
28 6 8 9 12 26 27 om1addcl ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) ∈ ∪ 𝐵 )
29 1 8 9 10 pi1eluni ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 ∈ ∪ 𝐵 ↔ ( 𝑀 ∈ ( II Cn 𝐽 ) ∧ ( 𝑀 ‘ 0 ) = 𝑌 ∧ ( 𝑀 ‘ 1 ) = 𝑌 ) ) )
30 18 29 mpbid ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 ∈ ( II Cn 𝐽 ) ∧ ( 𝑀 ‘ 0 ) = 𝑌 ∧ ( 𝑀 ‘ 1 ) = 𝑌 ) )
31 30 simp3d ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 ‘ 1 ) = 𝑌 )
32 1 8 9 10 pi1eluni ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑃 ∈ ∪ 𝐵 ↔ ( 𝑃 ∈ ( II Cn 𝐽 ) ∧ ( 𝑃 ‘ 0 ) = 𝑌 ∧ ( 𝑃 ‘ 1 ) = 𝑌 ) ) )
33 24 32 mpbid ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑃 ∈ ( II Cn 𝐽 ) ∧ ( 𝑃 ‘ 0 ) = 𝑌 ∧ ( 𝑃 ‘ 1 ) = 𝑌 ) )
34 33 simp2d ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑃 ‘ 0 ) = 𝑌 )
35 31 34 eqtr4d ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 ‘ 1 ) = ( 𝑃 ‘ 0 ) )
36 17 simprd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑀 ( ≃ph ‘ 𝐽 ) 𝑁 )
37 23 simprd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → 𝑃 ( ≃ph ‘ 𝐽 ) 𝑄 )
38 35 36 37 pcohtpy ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) )
39 5 breqi ⊢ ( ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) 𝑅 ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) ↔ ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) ( ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ∩ ( ∪ 𝐵 × ∪ 𝐵 ) ) ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) )
40 brinxp2 ⊢ ( ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) ( ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ∩ ( ∪ 𝐵 × ∪ 𝐵 ) ) ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) ↔ ( ( ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) ∈ ∪ 𝐵 ∧ ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) ∈ ∪ 𝐵 ) ∧ ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) ) )
41 39 40 bitri ⊢ ( ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) 𝑅 ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) ↔ ( ( ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) ∈ ∪ 𝐵 ∧ ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) ∈ ∪ 𝐵 ) ∧ ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) ( ≃ph ‘ 𝐽 ) ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) ) )
42 25 28 38 41 syl21anbrc ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) 𝑅 ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) )
43 6 8 9 om1plusg ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) = ( +g ‘ 𝑂 ) )
44 43 7 eqtr4di ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) = + )
45 44 oveqd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑃 ) = ( 𝑀 + 𝑃 ) )
46 44 oveqd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑁 ( *𝑝 ‘ 𝐽 ) 𝑄 ) = ( 𝑁 + 𝑄 ) )
47 42 45 46 3brtr3d ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) ) → ( 𝑀 + 𝑃 ) 𝑅 ( 𝑁 + 𝑄 ) )
48 47 ex ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑀 𝑅 𝑁 ∧ 𝑃 𝑅 𝑄 ) → ( 𝑀 + 𝑃 ) 𝑅 ( 𝑁 + 𝑄 ) ) )