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Theorem ablfac1b 15305
Description: Any abelian group is the direct product of factors of prime power order (with the exact order further matching the prime factorization of the group order). (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
ablfac1.b  |-  B  =  ( Base `  G
)
ablfac1.o  |-  O  =  ( od `  G
)
ablfac1.s  |-  S  =  ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
ablfac1.g  |-  ( ph  ->  G  e.  Abel )
ablfac1.f  |-  ( ph  ->  B  e.  Fin )
ablfac1.1  |-  ( ph  ->  A  C_  Prime )
Assertion
Ref Expression
ablfac1b  |-  ( ph  ->  G dom DProd  S )
Distinct variable groups:    x, p, B    ph, p, x    A, p, x    O, p, x    G, p, x
Allowed substitution hints:    S( x, p)

Proof of Theorem ablfac1b
Dummy variables  a 
b are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2283 . 2  |-  (Cntz `  G )  =  (Cntz `  G )
2 eqid 2283 . 2  |-  ( 0g
`  G )  =  ( 0g `  G
)
3 eqid 2283 . 2  |-  (mrCls `  (SubGrp `  G ) )  =  (mrCls `  (SubGrp `  G ) )
4 ablfac1.g . . 3  |-  ( ph  ->  G  e.  Abel )
5 ablgrp 15094 . . 3  |-  ( G  e.  Abel  ->  G  e. 
Grp )
64, 5syl 15 . 2  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
7 ablfac1.1 . . 3  |-  ( ph  ->  A  C_  Prime )
8 nnex 9752 . . . . 5  |-  NN  e.  _V
9 prmnn 12761 . . . . . 6  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  NN )
109ssriv 3184 . . . . 5  |-  Prime  C_  NN
118, 10ssexi 4159 . . . 4  |-  Prime  e.  _V
1211ssex 4158 . . 3  |-  ( A 
C_  Prime  ->  A  e.  _V )
137, 12syl 15 . 2  |-  ( ph  ->  A  e.  _V )
144adantr 451 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  G  e.  Abel )
157sselda 3180 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  p  e.  Prime )
1615, 9syl 15 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  p  e.  NN )
17 ablfac1.b . . . . . . . . . . 11  |-  B  =  ( Base `  G
)
1817grpbn0 14511 . . . . . . . . . 10  |-  ( G  e.  Grp  ->  B  =/=  (/) )
196, 18syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  B  =/=  (/) )
20 ablfac1.f . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  B  e.  Fin )
21 hashnncl 11354 . . . . . . . . . 10  |-  ( B  e.  Fin  ->  (
( # `  B )  e.  NN  <->  B  =/=  (/) ) )
2220, 21syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( # `  B
)  e.  NN  <->  B  =/=  (/) ) )
2319, 22mpbird 223 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( # `  B
)  e.  NN )
2423adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  ( # `
 B )  e.  NN )
2515, 24pccld 12903 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  (
p  pCnt  ( # `  B
) )  e.  NN0 )
2616, 25nnexpcld 11266 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN )
2726nnzd 10116 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ )
28 ablfac1.o . . . . 5  |-  O  =  ( od `  G
)
2928, 17oddvdssubg 15147 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )
3014, 27, 29syl2anc 642 . . 3  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )
31 ablfac1.s . . 3  |-  S  =  ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
3230, 31fmptd 5684 . 2  |-  ( ph  ->  S : A --> (SubGrp `  G ) )
334adantr 451 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  ->  G  e.  Abel )
3432adantr 451 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  ->  S : A --> (SubGrp `  G ) )
35 simpr1 961 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
a  e.  A )
36 ffvelrn 5663 . . . 4  |-  ( ( S : A --> (SubGrp `  G )  /\  a  e.  A )  ->  ( S `  a )  e.  (SubGrp `  G )
)
3734, 35, 36syl2anc 642 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
( S `  a
)  e.  (SubGrp `  G ) )
38 simpr2 962 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
b  e.  A )
39 ffvelrn 5663 . . . 4  |-  ( ( S : A --> (SubGrp `  G )  /\  b  e.  A )  ->  ( S `  b )  e.  (SubGrp `  G )
)
4034, 38, 39syl2anc 642 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
( S `  b
)  e.  (SubGrp `  G ) )
411, 33, 37, 40ablcntzd 15149 . 2  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
( S `  a
)  C_  ( (Cntz `  G ) `  ( S `  b )
) )
42 id 19 . . . . . . . . . 10  |-  ( p  =  a  ->  p  =  a )
43 oveq1 5865 . . . . . . . . . 10  |-  ( p  =  a  ->  (
p  pCnt  ( # `  B
) )  =  ( a  pCnt  ( # `  B
) ) )
4442, 43oveq12d 5876 . . . . . . . . 9  |-  ( p  =  a  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  =  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) )
4544breq2d 4035 . . . . . . . 8  |-  ( p  =  a  ->  (
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  <->  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) ) )
4645rabbidv 2780 . . . . . . 7  |-  ( p  =  a  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  =  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
47 fvex 5539 . . . . . . . . 9  |-  ( Base `  G )  e.  _V
4817, 47eqeltri 2353 . . . . . . . 8  |-  B  e. 
_V
4948rabex 4165 . . . . . . 7  |-  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  e.  _V
5046, 31, 49fvmpt3i 5605 . . . . . 6  |-  ( a  e.  A  ->  ( S `  a )  =  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
5150adantl 452 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( S `  a )  =  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
52 eqimss 3230 . . . . 5  |-  ( ( S `  a )  =  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  ->  ( S `  a )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
5351, 52syl 15 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( S `  a )  C_ 
{ x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
544adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  G  e.  Abel )
5554, 5syl 15 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  G  e.  Grp )
56 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  ( Base `  G )  =  (
Base `  G )
5756subgacs 14652 . . . . . 6  |-  ( G  e.  Grp  ->  (SubGrp `  G )  e.  (ACS
`  ( Base `  G
) ) )
58 acsmre 13554 . . . . . 6  |-  ( (SubGrp `  G )  e.  (ACS
`  ( Base `  G
) )  ->  (SubGrp `  G )  e.  (Moore `  ( Base `  G
) ) )
5955, 57, 583syl 18 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (SubGrp `  G )  e.  (Moore `  ( Base `  G
) ) )
60 df-ima 4702 . . . . . . 7  |-  ( S
" ( A  \  { a } ) )  =  ran  ( S  |`  ( A  \  { a } ) )
617sselda 3180 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  a  e.  Prime )
6261ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  a  e.  Prime )
6323ad3antrrr 710 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( # `
 B )  e.  NN )
64 pcdvds 12916 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( a  e.  Prime  /\  ( # `
 B )  e.  NN )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )
6562, 63, 64syl2anc 642 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )
667ad3antrrr 710 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  A  C_ 
Prime )
67 eldifi 3298 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( p  e.  ( A  \  { a } )  ->  p  e.  A
)
6867ad2antlr 707 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  e.  A )
6966, 68sseldd 3181 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  e.  Prime )
70 pcdvds 12916 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( p  e.  Prime  /\  ( # `
 B )  e.  NN )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )
7169, 63, 70syl2anc 642 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )
72 eqid 2283 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  =  ( a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )
73 eqid 2283 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  =  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) )
7417, 28, 31, 4, 20, 7, 72, 73ablfac1lem 15303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  e.  NN  /\  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) )  e.  NN )  /\  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  gcd  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) )  =  1  /\  ( # `
 B )  =  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) ) )
7574simp1d 967 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN  /\  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  NN ) )
7675simpld 445 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN )
7776ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN )
7877nnzd 10116 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ )
7969, 9syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  e.  NN )
8069, 63pccld 12903 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p  pCnt  ( # `  B
) )  e.  NN0 )
8179, 80nnexpcld 11266 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN )
8281nnzd 10116 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ )
8363nnzd 10116 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( # `
 B )  e.  ZZ )
84 eldifsni 3750 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( p  e.  ( A  \  { a } )  ->  p  =/=  a
)
8584ad2antlr 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  =/=  a )
8685necomd 2529 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  a  =/=  p )
87 prmrp 12780 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( a  e.  Prime  /\  p  e.  Prime )  ->  (
( a  gcd  p
)  =  1  <->  a  =/=  p ) )
8862, 69, 87syl2anc 642 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a  gcd  p
)  =  1  <->  a  =/=  p ) )
8986, 88mpbird 223 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a  gcd  p )  =  1 )
90 prmz 12762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( a  e.  Prime  ->  a  e.  ZZ )
9162, 90syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  a  e.  ZZ )
92 prmz 12762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  ZZ )
9369, 92syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  e.  ZZ )
9462, 63pccld 12903 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a  pCnt  ( # `  B
) )  e.  NN0 )
95 rpexp12i 12801 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( a  e.  ZZ  /\  p  e.  ZZ  /\  (
( a  pCnt  ( # `
 B ) )  e.  NN0  /\  (
p  pCnt  ( # `  B
) )  e.  NN0 ) )  ->  (
( a  gcd  p
)  =  1  -> 
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  gcd  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) )  =  1 ) )
9691, 93, 94, 80, 95syl112anc 1186 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a  gcd  p
)  =  1  -> 
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  gcd  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) )  =  1 ) )
9789, 96mpd 14 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  gcd  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) )  =  1 )
98 coprmdvds2 12782 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  e.  ZZ  /\  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ  /\  ( # `  B )  e.  ZZ )  /\  ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  gcd  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) )  =  1 )  -> 
( ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  ||  ( # `
 B )  /\  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )  ->  ( (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  x.  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( # `  B
) ) )
9978, 82, 83, 97, 98syl31anc 1185 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  ||  ( # `  B )  /\  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )  ->  ( (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  x.  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( # `  B
) ) )
10065, 71, 99mp2and 660 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  x.  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( # `  B
) )
10174simp3d 969 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( # `
 B )  =  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
102101ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( # `
 B )  =  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
103100, 102breqtrd 4047 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  x.  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  x.  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
10475simprd 449 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  NN )
105104ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  NN )
106105nnzd 10116 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ )
10777nnne0d 9790 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  =/=  0 )
108 dvdscmulr 12557 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ  /\  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ  /\  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  e.  ZZ  /\  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  =/=  0 ) )  -> 
( ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  x.  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  x.  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) )  <->  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
10982, 106, 78, 107, 108syl112anc 1186 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) )  ||  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) )  <->  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
110103, 109mpbid 201 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) )
11117, 28odcl 14851 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  B  ->  ( O `  x )  e.  NN0 )
112111adantl 452 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( O `  x )  e.  NN0 )
113112nn0zd 10115 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( O `  x )  e.  ZZ )
114 dvdstr 12562 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( O `  x
)  e.  ZZ  /\  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ  /\  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ )  ->  ( ( ( O `  x ) 
||  ( p ^
( p  pCnt  ( # `
 B ) ) )  /\  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) )  -> 
( O `  x
)  ||  ( ( # `
 B )  / 
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) ) )
115113, 82, 106, 114syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( ( O `  x )  ||  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  /\  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) )  ->  ( O `  x )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
116110, 115mpan2d 655 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  ->  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) ) )
117116ss2rabdv 3254 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  {
a } ) )  ->  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) } 
C_  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
11849elpw 3631 . . . . . . . . . 10  |-  ( { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) }  e.  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) }  <->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) } 
C_  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
119117, 118sylibr 203 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  {
a } ) )  ->  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  e.  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
12031reseq1i 4951 . . . . . . . . . 10  |-  ( S  |`  ( A  \  {
a } ) )  =  ( ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) } )  |`  ( A  \  { a } ) )
121 difss 3303 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A 
\  { a } )  C_  A
122 resmpt 5000 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  \  { a } )  C_  A  ->  ( ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) } )  |`  ( A  \  { a } ) )  =  ( p  e.  ( A  \  { a } ) 
|->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } ) )
123121, 122ax-mp 8 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) } )  |`  ( A  \  {
a } ) )  =  ( p  e.  ( A  \  {
a } )  |->  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) } )
124120, 123eqtri 2303 . . . . . . . . 9  |-  ( S  |`  ( A  \  {
a } ) )  =  ( p  e.  ( A  \  {
a } )  |->  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) } )
125119, 124fmptd 5684 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( S  |`  ( A  \  { a } ) ) : ( A 
\  { a } ) --> ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
126 frn 5395 . . . . . . . 8  |-  ( ( S  |`  ( A  \  { a } ) ) : ( A 
\  { a } ) --> ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  ->  ran  ( S  |`  ( A  \  {
a } ) ) 
C_  ~P { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
127125, 126syl 15 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ran  ( S  |`  ( A 
\  { a } ) )  C_  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) } )
12860, 127syl5eqss 3222 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( S " ( A  \  { a } ) )  C_  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
129 sspwuni 3987 . . . . . 6  |-  ( ( S " ( A 
\  { a } ) )  C_  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) }  <->  U. ( S " ( A  \  { a } ) )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
130128, 129sylib 188 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  U. ( S " ( A  \  { a } ) )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
131104nnzd 10116 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ )
13228, 17oddvdssubg 15147 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ )  ->  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )
13354, 131, 132syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )
1343mrcsscl 13522 . . . . 5  |-  ( ( (SubGrp `  G )  e.  (Moore `  ( Base `  G ) )  /\  U. ( S " ( A  \  { a } ) )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  /\  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )  ->  (
(mrCls `  (SubGrp `  G
) ) `  U. ( S " ( A 
\  { a } ) ) )  C_  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( ( # `
 B )  / 
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) } )
13559, 130, 133, 134syl3anc 1182 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
(mrCls `  (SubGrp `  G
) ) `  U. ( S " ( A 
\  { a } ) ) )  C_  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( ( # `
 B )  / 
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) } )
136 ss2in 3396 . . . 4  |-  ( ( ( S `  a
)  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  /\  ( (mrCls `  (SubGrp `  G ) ) `
 U. ( S
" ( A  \  { a } ) ) )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )  ->  ( ( S `  a )  i^i  ( (mrCls `  (SubGrp `  G ) ) `  U. ( S " ( A  \  { a } ) ) ) ) 
C_  ( { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } ) )
13753, 135, 136syl2anc 642 . . 3  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( S `  a
)  i^i  ( (mrCls `  (SubGrp `  G )
) `  U. ( S
" ( A  \  { a } ) ) ) )  C_  ( { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } ) )
138 eqid 2283 . . . . 5  |-  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  =  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }
139 eqid 2283 . . . . 5  |-  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  =  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }
14074simp2d 968 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  gcd  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) )  =  1 )
141 eqid 2283 . . . . 5  |-  ( LSSum `  G )  =  (
LSSum `  G )
14217, 28, 138, 139, 54, 76, 104, 140, 101, 2, 141ablfacrp 15301 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )  =  { ( 0g `  G ) }  /\  ( { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) }  ( LSSum `  G ) { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( ( # `
 B )  / 
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) } )  =  B ) )
143142simpld 445 . . 3  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )  =  { ( 0g `  G ) } )
144137, 143sseqtrd 3214 . 2  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( S `  a
)  i^i  ( (mrCls `  (SubGrp `  G )
) `  U. ( S
" ( A  \  { a } ) ) ) )  C_  { ( 0g `  G
) } )
1451, 2, 3, 6, 13, 32, 41, 144dmdprdd 15237 1  |-  ( ph  ->  G dom DProd  S )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1623    e. wcel 1684    =/= wne 2446   {crab 2547   _Vcvv 2788    \ cdif 3149    i^i cin 3151    C_ wss 3152   (/)c0 3455   ~Pcpw 3625   {csn 3640   U.cuni 3827   class class class wbr 4023    e. cmpt 4077   dom cdm 4689   ran crn 4690    |` cres 4691   "cima 4692   -->wf 5251   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   Fincfn 6863   0cc0 8737   1c1 8738    x. cmul 8742    / cdiv 9423   NNcn 9746   NN0cn0 9965   ZZcz 10024   ^cexp 11104   #chash 11337    || cdivides 12531    gcd cgcd 12685   Primecprime 12758    pCnt cpc 12889   Basecbs 13148   0gc0g 13400  Moorecmre 13484  mrClscmrc 13485  ACScacs 13487   Grpcgrp 14362  SubGrpcsubg 14615  Cntzccntz 14791   odcod 14840   LSSumclsm 14945   Abelcabel 15090   DProd cdprd 15231
This theorem is referenced by:  ablfac1c  15306  ablfac1eu  15308  ablfaclem2  15321  ablfaclem3  15322
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-disj 3994  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-omul 6484  df-er 6660  df-ec 6662  df-qs 6666  df-map 6774  df-ixp 6818  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-acn 7575  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-n0 9966  df-z 10025  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-fl 10925  df-mod 10974  df-seq 11047  df-exp 11105  df-hash 11338  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-clim 11962  df-sum 12159  df-dvds 12532  df-gcd 12686  df-prm 12759  df-pc 12890  df-ndx 13151  df-slot 13152  df-base 13153  df-sets 13154  df-ress 13155  df-plusg 13221  df-0g 13404  df-mre 13488  df-mrc 13489  df-acs 13491  df-mnd 14367  df-submnd 14416  df-grp 14489  df-minusg 14490  df-sbg 14491  df-mulg 14492  df-subg 14618  df-eqg 14620  df-cntz 14793  df-od 14844  df-lsm 14947  df-cmn 15091  df-abl 15092  df-dprd 15233
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