MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ablfac1b Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ablfac1b 18669
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 = (𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))})
ablfac1.g (𝜑𝐺 ∈ Abel)
ablfac1.f (𝜑𝐵 ∈ Fin)
ablfac1.1 (𝜑𝐴 ⊆ ℙ)
Assertion
Ref Expression
ablfac1b (𝜑𝐺dom DProd 𝑆)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑝,𝐵   𝜑,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 2760 . 2 (Cntz‘𝐺) = (Cntz‘𝐺)
2 eqid 2760 . 2 (0g𝐺) = (0g𝐺)
3 eqid 2760 . 2 (mrCls‘(SubGrp‘𝐺)) = (mrCls‘(SubGrp‘𝐺))
4 ablfac1.g . . 3 (𝜑𝐺 ∈ Abel)
5 ablgrp 18398 . . 3 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
64, 5syl 17 . 2 (𝜑𝐺 ∈ Grp)
7 ablfac1.1 . . 3 (𝜑𝐴 ⊆ ℙ)
8 nnex 11218 . . . . 5 ℕ ∈ V
9 prmnn 15590 . . . . . 6 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℕ)
109ssriv 3748 . . . . 5 ℙ ⊆ ℕ
118, 10ssexi 4955 . . . 4 ℙ ∈ V
1211ssex 4954 . . 3 (𝐴 ⊆ ℙ → 𝐴 ∈ V)
137, 12syl 17 . 2 (𝜑𝐴 ∈ V)
144adantr 472 . . . 4 ((𝜑𝑝𝐴) → 𝐺 ∈ Abel)
157sselda 3744 . . . . . . 7 ((𝜑𝑝𝐴) → 𝑝 ∈ ℙ)
1615, 9syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑝𝐴) → 𝑝 ∈ ℕ)
17 ablfac1.b . . . . . . . . . . 11 𝐵 = (Base‘𝐺)
1817grpbn0 17652 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
196, 18syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ≠ ∅)
20 ablfac1.f . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
21 hashnncl 13349 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ Fin → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
2220, 21syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
2319, 22mpbird 247 . . . . . . . 8 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
2423adantr 472 . . . . . . 7 ((𝜑𝑝𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
2515, 24pccld 15757 . . . . . 6 ((𝜑𝑝𝐴) → (𝑝 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
2616, 25nnexpcld 13224 . . . . 5 ((𝜑𝑝𝐴) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
2726nnzd 11673 . . . 4 ((𝜑𝑝𝐴) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ)
28 ablfac1.o . . . . 5 𝑂 = (od‘𝐺)
2928, 17oddvdssubg 18458 . . . 4 ((𝐺 ∈ Abel ∧ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ (SubGrp‘𝐺))
3014, 27, 29syl2anc 696 . . 3 ((𝜑𝑝𝐴) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ (SubGrp‘𝐺))
31 ablfac1.s . . 3 𝑆 = (𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))})
3230, 31fmptd 6548 . 2 (𝜑𝑆:𝐴⟶(SubGrp‘𝐺))
334adantr 472 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → 𝐺 ∈ Abel)
3432adantr 472 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → 𝑆:𝐴⟶(SubGrp‘𝐺))
35 simpr1 1234 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → 𝑎𝐴)
3634, 35ffvelrnd 6523 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → (𝑆𝑎) ∈ (SubGrp‘𝐺))
37 simpr2 1236 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → 𝑏𝐴)
3834, 37ffvelrnd 6523 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → (𝑆𝑏) ∈ (SubGrp‘𝐺))
391, 33, 36, 38ablcntzd 18460 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → (𝑆𝑎) ⊆ ((Cntz‘𝐺)‘(𝑆𝑏)))
40 id 22 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = 𝑎𝑝 = 𝑎)
41 oveq1 6820 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = 𝑎 → (𝑝 pCnt (♯‘𝐵)) = (𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))
4240, 41oveq12d 6831 . . . . . . . . 9 (𝑝 = 𝑎 → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) = (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))
4342breq2d 4816 . . . . . . . 8 (𝑝 = 𝑎 → ((𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ↔ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))))
4443rabbidv 3329 . . . . . . 7 (𝑝 = 𝑎 → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
45 fvex 6362 . . . . . . . . 9 (Base‘𝐺) ∈ V
4617, 45eqeltri 2835 . . . . . . . 8 𝐵 ∈ V
4746rabex 4964 . . . . . . 7 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ V
4844, 31, 47fvmpt3i 6449 . . . . . 6 (𝑎𝐴 → (𝑆𝑎) = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
4948adantl 473 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆𝑎) = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
50 eqimss 3798 . . . . 5 ((𝑆𝑎) = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} → (𝑆𝑎) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
5149, 50syl 17 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆𝑎) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
524adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝐺 ∈ Abel)
53 eqid 2760 . . . . . . 7 (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
5453subgacs 17830 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘(Base‘𝐺)))
55 acsmre 16514 . . . . . 6 ((SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘(Base‘𝐺)) → (SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘(Base‘𝐺)))
5652, 5, 54, 554syl 19 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘(Base‘𝐺)))
57 df-ima 5279 . . . . . . 7 (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) = ran (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎}))
587sselda 3744 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ ℙ)
5958ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑎 ∈ ℙ)
6023ad3antrrr 768 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
61 pcdvds 15770 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑎 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
6259, 60, 61syl2anc 696 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
637ad3antrrr 768 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝐴 ⊆ ℙ)
64 eldifi 3875 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) → 𝑝𝐴)
6564ad2antlr 765 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝𝐴)
6663, 65sseldd 3745 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝 ∈ ℙ)
67 pcdvds 15770 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑝 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
6866, 60, 67syl2anc 696 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
69 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) = (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))
70 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) = ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))
7117, 28, 31, 4, 20, 7, 69, 70ablfac1lem 18667 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑎𝐴) → (((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ ∧ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℕ) ∧ ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))) = 1 ∧ (♯‘𝐵) = ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))))))
7271simp1d 1137 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ ∧ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℕ))
7372simpld 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
7473ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
7574nnzd 11673 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ)
7666, 9syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝 ∈ ℕ)
7766, 60pccld 15757 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
7876, 77nnexpcld 13224 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
7978nnzd 11673 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ)
8060nnzd 11673 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (♯‘𝐵) ∈ ℤ)
81 eldifsni 4466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) → 𝑝𝑎)
8281ad2antlr 765 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝𝑎)
8382necomd 2987 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑎𝑝)
84 prmrp 15626 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑎 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → ((𝑎 gcd 𝑝) = 1 ↔ 𝑎𝑝))
8559, 66, 84syl2anc 696 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎 gcd 𝑝) = 1 ↔ 𝑎𝑝))
8683, 85mpbird 247 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎 gcd 𝑝) = 1)
87 prmz 15591 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑎 ∈ ℙ → 𝑎 ∈ ℤ)
8859, 87syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑎 ∈ ℤ)
89 prmz 15591 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℤ)
9066, 89syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝 ∈ ℤ)
9159, 60pccld 15757 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
92 rpexp12i 15636 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑎 ∈ ℤ ∧ 𝑝 ∈ ℤ ∧ ((𝑎 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0 ∧ (𝑝 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)) → ((𝑎 gcd 𝑝) = 1 → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) = 1))
9388, 90, 91, 77, 92syl112anc 1481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎 gcd 𝑝) = 1 → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) = 1))
9486, 93mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) = 1)
95 coprmdvds2 15570 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ ∧ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℤ) ∧ ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) = 1) → (((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵) ∧ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵)) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) ∥ (♯‘𝐵)))
9675, 79, 80, 94, 95syl31anc 1480 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵) ∧ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵)) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) ∥ (♯‘𝐵)))
9762, 68, 96mp2and 717 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) ∥ (♯‘𝐵))
9871simp3d 1139 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑎𝐴) → (♯‘𝐵) = ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
9998ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (♯‘𝐵) = ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
10097, 99breqtrd 4830 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) ∥ ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
10172simprd 482 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑎𝐴) → ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℕ)
102101ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℕ)
103102nnzd 11673 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℤ)
10474nnne0d 11257 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ≠ 0)
105 dvdscmulr 15212 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ ∧ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℤ ∧ ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ ∧ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ≠ 0)) → (((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) ∥ ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))) ↔ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
10679, 103, 75, 104, 105syl112anc 1481 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) ∥ ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))) ↔ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
107100, 106mpbid 222 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))))
10817, 28odcl 18155 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥𝐵 → (𝑂𝑥) ∈ ℕ0)
109108adantl 473 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑂𝑥) ∈ ℕ0)
110109nn0zd 11672 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑂𝑥) ∈ ℤ)
111 dvdstr 15220 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑂𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ ∧ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℤ) → (((𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∧ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))) → (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
112110, 79, 103, 111syl3anc 1477 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (((𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∧ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))) → (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
113107, 112mpan2d 712 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) → (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
114113ss2rabdv 3824 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
11547elpw 4308 . . . . . . . . . 10 ({𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ↔ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
116114, 115sylibr 224 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
11731reseq1i 5547 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) = ((𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))}) ↾ (𝐴 ∖ {𝑎}))
118 difss 3880 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∖ {𝑎}) ⊆ 𝐴
119 resmpt 5607 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∖ {𝑎}) ⊆ 𝐴 → ((𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))}) ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) = (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))}))
120118, 119ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ((𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))}) ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) = (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))})
121117, 120eqtri 2782 . . . . . . . . 9 (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) = (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))})
122116, 121fmptd 6548 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})):(𝐴 ∖ {𝑎})⟶𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
123 frn 6214 . . . . . . . 8 ((𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})):(𝐴 ∖ {𝑎})⟶𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} → ran (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
124122, 123syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → ran (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
12557, 124syl5eqss 3790 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
126 sspwuni 4763 . . . . . 6 ((𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ↔ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
127125, 126sylib 208 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
128101nnzd 11673 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℤ)
12928, 17oddvdssubg 18458 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Abel ∧ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℤ) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ∈ (SubGrp‘𝐺))
13052, 128, 129syl2anc 696 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ∈ (SubGrp‘𝐺))
1313mrcsscl 16482 . . . . 5 (((SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘(Base‘𝐺)) ∧ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ∧ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎}))) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
13256, 127, 130, 131syl3anc 1477 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐴) → ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎}))) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
133 ss2in 3983 . . . 4 (((𝑆𝑎) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} ∧ ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎}))) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}) → ((𝑆𝑎) ∩ ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})))) ⊆ ({𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} ∩ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}))
13451, 132, 133syl2anc 696 . . 3 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑆𝑎) ∩ ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})))) ⊆ ({𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} ∩ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}))
135 eqid 2760 . . . . 5 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))}
136 eqid 2760 . . . . 5 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}
13771simp2d 1138 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))) = 1)
138 eqid 2760 . . . . 5 (LSSum‘𝐺) = (LSSum‘𝐺)
13917, 28, 135, 136, 52, 73, 101, 137, 98, 2, 138ablfacrp 18665 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐴) → (({𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} ∩ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}) = {(0g𝐺)} ∧ ({𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} (LSSum‘𝐺){𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}) = 𝐵))
140139simpld 477 . . 3 ((𝜑𝑎𝐴) → ({𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} ∩ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}) = {(0g𝐺)})
141134, 140sseqtrd 3782 . 2 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑆𝑎) ∩ ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})))) ⊆ {(0g𝐺)})
1421, 2, 3, 6, 13, 32, 39, 141dmdprdd 18598 1 (𝜑𝐺dom DProd 𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1632  wcel 2139  wne 2932  {crab 3054  Vcvv 3340  cdif 3712  cin 3714  wss 3715  c0 4058  𝒫 cpw 4302  {csn 4321   cuni 4588   class class class wbr 4804  cmpt 4881  dom cdm 5266  ran crn 5267  cres 5268  cima 5269  wf 6045  cfv 6049  (class class class)co 6813  Fincfn 8121  0cc0 10128  1c1 10129   · cmul 10133   / cdiv 10876  cn 11212  0cn0 11484  cz 11569  cexp 13054  chash 13311  cdvds 15182   gcd cgcd 15418  cprime 15587   pCnt cpc 15743  Basecbs 16059  0gc0g 16302  Moorecmre 16444  mrClscmrc 16445  ACScacs 16447  Grpcgrp 17623  SubGrpcsubg 17789  Cntzccntz 17948  odcod 18144  LSSumclsm 18249  Abelcabl 18394   DProd cdprd 18592
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-inf2 8711  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-iin 4675  df-disj 4773  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-2o 7730  df-oadd 7733  df-omul 7734  df-er 7911  df-ec 7913  df-qs 7917  df-map 8025  df-ixp 8075  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-sup 8513  df-inf 8514  df-oi 8580  df-card 8955  df-acn 8958  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-q 11982  df-rp 12026  df-fz 12520  df-fzo 12660  df-fl 12787  df-mod 12863  df-seq 12996  df-exp 13055  df-hash 13312  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-clim 14418  df-sum 14616  df-dvds 15183  df-gcd 15419  df-prm 15588  df-pc 15744  df-ndx 16062  df-slot 16063  df-base 16065  df-sets 16066  df-ress 16067  df-plusg 16156  df-0g 16304  df-mre 16448  df-mrc 16449  df-acs 16451  df-mgm 17443  df-sgrp 17485  df-mnd 17496  df-submnd 17537  df-grp 17626  df-minusg 17627  df-sbg 17628  df-mulg 17742  df-subg 17792  df-eqg 17794  df-cntz 17950  df-od 18148  df-lsm 18251  df-cmn 18395  df-abl 18396  df-dprd 18594
This theorem is referenced by:  ablfac1c  18670  ablfac1eu  18672  ablfaclem2  18685  ablfaclem3  18686
  Copyright terms: Public domain W3C validator