Theorem sylow3lem6 18757

Description: Lemma for sylow3 18758, second part. Using the lemma sylow2a 18744, show that the number of sylow subgroups is equivalent mod 𝑃 to the number of fixed points under the group action. But 𝐾 is the unique element of the set of Sylow subgroups that is fixed under the group action, so there is exactly one fixed point and so ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = 1. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Jan-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
sylow3.x	⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
sylow3.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Grp)
sylow3.xf	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
sylow3.p	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
sylow3lem5.a	⊢ + = (+g‘𝐺)
sylow3lem5.d	⊢ − = (-g‘𝐺)
sylow3lem5.k	⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
sylow3lem5.m	⊢ ⊕ = (𝑥 ∈ 𝐾, 𝑦 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ↦ ran (𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥)))
sylow3lem6.n	⊢ 𝑁 = {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑦 ∈ 𝑋 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑠 ↔ (𝑦 + 𝑥) ∈ 𝑠)}

Assertion

Ref	Expression
sylow3lem6	⊢ (𝜑 → ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = 1)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧, −   𝑥,𝑠,𝑦,𝑧, ⊕   𝐾,𝑠,𝑥,𝑦,𝑧   𝑧,𝑁   𝑥,𝑋,𝑦,𝑧   𝐺,𝑠,𝑥,𝑦,𝑧   𝜑,𝑠,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥, + ,𝑦,𝑧   𝑃,𝑠,𝑥,𝑦,𝑧

Allowed substitution hints:   + (𝑠)   − (𝑠)   𝑁(𝑥,𝑦,𝑠)   𝑋(𝑠)

Proof of Theorem sylow3lem6

Dummy variables 𝑤 𝑔 ℎ are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2821	. . . . 5 ⊢ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)) = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))
2		sylow3.x	. . . . . 6 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
3		sylow3.g	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Grp)
4		sylow3.xf	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
5		sylow3.p	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
6		sylow3lem5.a	. . . . . 6 ⊢ + = (+g‘𝐺)
7		sylow3lem5.d	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝐺)
8		sylow3lem5.k	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
9		sylow3lem5.m	. . . . . 6 ⊢ ⊕ = (𝑥 ∈ 𝐾, 𝑦 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ↦ ran (𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥)))
10	2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	sylow3lem5 18756	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ⊕ ∈ ((𝐺 ↾s 𝐾) GrpAct (𝑃 pSyl 𝐺)))
11		eqid 2821	. . . . . . 7 ⊢ (𝐺 ↾s 𝐾) = (𝐺 ↾s 𝐾)
12	11	slwpgp 18738	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑃 pGrp (𝐺 ↾s 𝐾))
13	8, 12	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃 pGrp (𝐺 ↾s 𝐾))
14		slwsubg 18735	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺))
15	8, 14	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺))
16	11	subgbas 18283	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐾 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))
17	15, 16	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐾 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))
18	2	subgss 18280	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐾 ⊆ 𝑋)
19	15, 18	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ⊆ 𝑋)
20	4, 19	ssfid 8741	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ Fin)
21	17, 20	eqeltrrd 2914	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)) ∈ Fin)
22		pwfi 8819	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝑋 ∈ Fin)
23	4, 22	sylib 220	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝒫 𝑋 ∈ Fin)
24		slwsubg 18735	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺))
25	2	subgss 18280	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑥 ⊆ 𝑋)
26	24, 25	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑥 ⊆ 𝑋)
27	24, 26	elpwd 4547	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋)
28	27	ssriv 3971	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 pSyl 𝐺) ⊆ 𝒫 𝑋
29		ssfi 8738	. . . . . 6 ⊢ ((𝒫 𝑋 ∈ Fin ∧ (𝑃 pSyl 𝐺) ⊆ 𝒫 𝑋) → (𝑃 pSyl 𝐺) ∈ Fin)
30	23, 28, 29	sylancl 588	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑃 pSyl 𝐺) ∈ Fin)
31		eqid 2821	. . . . 5 ⊢ {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠} = {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠}
32		eqid 2821	. . . . 5 ⊢ {⟨𝑧, 𝑤⟩ ∣ ({𝑧, 𝑤} ⊆ (𝑃 pSyl 𝐺) ∧ ∃ℎ ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(ℎ ⊕ 𝑧) = 𝑤)} = {⟨𝑧, 𝑤⟩ ∣ ({𝑧, 𝑤} ⊆ (𝑃 pSyl 𝐺) ∧ ∃ℎ ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(ℎ ⊕ 𝑧) = 𝑤)}
33	1, 10, 13, 21, 30, 31, 32	sylow2a 18744	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∥ ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − (♯‘{𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠})))
34		eqcom 2828	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) = 𝑠 ↔ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
35	19	adantr 483	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → 𝐾 ⊆ 𝑋)
36	35	sselda 3967	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → 𝑔 ∈ 𝑋)
37	36	biantrurd 535	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) ↔ (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))))
38	34, 37	syl5bb 285	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) = 𝑠 ↔ (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))))
39		simpr 487	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → 𝑔 ∈ 𝐾)
40		simplr 767	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
41		simpr 487	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → 𝑦 = 𝑠)
42		simpl 485	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → 𝑥 = 𝑔)
43	42	oveq1d 7171	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → (𝑥 + 𝑧) = (𝑔 + 𝑧))
44	43, 42	oveq12d 7174	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥) = ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔))
45	41, 44	mpteq12dv 5151	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → (𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥)) = (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
46	45	rneqd 5808	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → ran (𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥)) = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
47		vex 3497	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ 𝑠 ∈ V
48	47	mptex 6986	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) ∈ V
49	48	rnex 7617	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) ∈ V
50	46, 9, 49	ovmpoa 7305	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑔 ∈ 𝐾 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (𝑔 ⊕ 𝑠) = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
51	39, 40, 50	syl2anc 586	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑔 ⊕ 𝑠) = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
52	51	eqeq1d 2823	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → ((𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) = 𝑠))
53		slwsubg 18735	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
54	53	ad2antlr 725	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
55		eqid 2821	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) = (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔))
56		sylow3lem6.n	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 𝑁 = {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑦 ∈ 𝑋 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑠 ↔ (𝑦 + 𝑥) ∈ 𝑠)}
57	2, 6, 7, 55, 56	conjnmzb 18393	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝑔 ∈ 𝑁 ↔ (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))))
58	54, 57	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑔 ∈ 𝑁 ↔ (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))))
59	38, 52, 58	3bitr4d 313	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → ((𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ 𝑔 ∈ 𝑁))
60	59	ralbidva 3196	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (∀𝑔 ∈ 𝐾 (𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ ∀𝑔 ∈ 𝐾 𝑔 ∈ 𝑁))
61		dfss3 3956	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐾 ⊆ 𝑁 ↔ ∀𝑔 ∈ 𝐾 𝑔 ∈ 𝑁)
62	60, 61	syl6bbr 291	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (∀𝑔 ∈ 𝐾 (𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ 𝐾 ⊆ 𝑁))
63	17	adantr 483	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → 𝐾 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))
64	63	raleqdv 3415	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (∀𝑔 ∈ 𝐾 (𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠))
65		eqid 2821	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁)) = (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))
66	3	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐺 ∈ Grp)
67	56, 2, 6	nmzsubg 18317	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → 𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺))
68	66, 67	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺))
69		eqid 2821	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐺 ↾s 𝑁) = (𝐺 ↾s 𝑁)
70	69	subgbas 18283	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑁 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
71	68, 70	syl 17	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑁 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
72	4	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑋 ∈ Fin)
73	2	subgss 18280	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑁 ⊆ 𝑋)
74	68, 73	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑁 ⊆ 𝑋)
75	72, 74	ssfid 8741	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑁 ∈ Fin)
76	71, 75	eqeltrrd 2914	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁)) ∈ Fin)
77	8	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
78		simpr 487	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐾 ⊆ 𝑁)
79	69	subgslw 18741	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl (𝐺 ↾s 𝑁)))
80	68, 77, 78, 79	syl3anc 1367	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl (𝐺 ↾s 𝑁)))
81		simplr 767	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
82	53	ad2antlr 725	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
83	56, 2, 6	ssnmz 18318	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑠 ⊆ 𝑁)
84	82, 83	syl 17	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ⊆ 𝑁)
85	69	subgslw 18741	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∧ 𝑠 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl (𝐺 ↾s 𝑁)))
86	68, 81, 84, 85	syl3anc 1367	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl (𝐺 ↾s 𝑁)))
87	2	fvexi 6684	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 𝑋 ∈ V
88	56, 87	rabex2 5237	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑁 ∈ V
89	69, 6	ressplusg 16612	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑁 ∈ V → + = (+g‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
90	88, 89	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ + = (+g‘(𝐺 ↾s 𝑁))
91		eqid 2821	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (-g‘(𝐺 ↾s 𝑁)) = (-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))
92	65, 76, 80, 86, 90, 91	sylow2 18751	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → ∃𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝐾 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)))
93	56, 2, 6, 69	nmznsg 18320	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑠 ∈ (NrmSGrp‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
94	82, 93	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (NrmSGrp‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
95		eqid 2821	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)) = (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔))
96	65, 90, 91, 95	conjnsg 18394	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑠 ∈ (NrmSGrp‘(𝐺 ↾s 𝑁)) ∧ 𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))) → 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)))
97	94, 96	sylan 582	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) ∧ 𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))) → 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)))
98		eqeq2 2833	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐾 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)) → (𝑠 = 𝐾 ↔ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔))))
99	97, 98	syl5ibrcom 249	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) ∧ 𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))) → (𝐾 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)) → 𝑠 = 𝐾))
100	99	rexlimdva 3284	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → (∃𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝐾 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)) → 𝑠 = 𝐾))
101	92, 100	mpd 15	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 = 𝐾)
102		simpr 487	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝑠 = 𝐾)
103	15	ad2antrr 724	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺))
104	102, 103	eqeltrd 2913	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
105	104, 83	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝑠 ⊆ 𝑁)
106	102, 105	eqsstrrd 4006	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝐾 ⊆ 𝑁)
107	101, 106	impbida 799	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (𝐾 ⊆ 𝑁 ↔ 𝑠 = 𝐾))
108	62, 64, 107	3bitr3d 311	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ 𝑠 = 𝐾))
109	108	rabbidva 3478	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠} = {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ 𝑠 = 𝐾})
110		rabsn 4657	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ 𝑠 = 𝐾} = {𝐾})
111	8, 110	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ 𝑠 = 𝐾} = {𝐾})
112	109, 111	eqtrd 2856	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠} = {𝐾})
113	112	fveq2d 6674	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (♯‘{𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠}) = (♯‘{𝐾}))
114		hashsng 13731	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → (♯‘{𝐾}) = 1)
115	8, 114	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (♯‘{𝐾}) = 1)
116	113, 115	eqtrd 2856	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (♯‘{𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠}) = 1)
117	116	oveq2d 7172	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − (♯‘{𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠})) = ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − 1))
118	33, 117	breqtrd 5092	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∥ ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − 1))
119		prmnn 16018	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
120	5, 119	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
121		hashcl 13718	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 pSyl 𝐺) ∈ Fin → (♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) ∈ ℕ0)
122	30, 121	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) ∈ ℕ0)
123	122	nn0zd 12086	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) ∈ ℤ)
124		1zzd 12014	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
125		moddvds 15618	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − 1)))
126	120, 123, 124, 125	syl3anc 1367	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − 1)))
127	118, 126	mpbird 259	. 2 ⊢ (𝜑 → ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃))
128		prmuz2 16040	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
129		eluz2b2 12322	. . . 4 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ↔ (𝑃 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑃))
130		nnre 11645	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ)
131		1mod 13272	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃) → (1 mod 𝑃) = 1)
132	130, 131	sylan 582	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑃) → (1 mod 𝑃) = 1)
133	129, 132	sylbi 219	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) → (1 mod 𝑃) = 1)
134	5, 128, 133	3syl 18	. 2 ⊢ (𝜑 → (1 mod 𝑃) = 1)
135	127, 134	eqtrd 2856	1 ⊢ (𝜑 → ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = 1)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   = wceq 1537   ∈ wcel 2114  ∀wral 3138  ∃wrex 3139  {crab 3142  Vcvv 3494   ⊆ wss 3936  𝒫 cpw 4539  {csn 4567  {cpr 4569   class class class wbr 5066  {copab 5128   ↦ cmpt 5146  ran crn 5556  ‘cfv 6355  (class class class)co 7156   ∈ cmpo 7158  Fincfn 8509  ℝcr 10536  1c1 10538   < clt 10675   − cmin 10870  ℕcn 11638  2c2 11693  ℕ₀cn0 11898  ℤcz 11982  ℤ_≥cuz 12244   mod cmo 13238  ♯chash 13691   ∥ cdvds 15607  ℙcprime 16015  Basecbs 16483   ↾_s cress 16484  +_gcplusg 16565  Grpcgrp 18103  -_gcsg 18105  SubGrpcsubg 18273  NrmSGrpcnsg 18274   pGrp cpgp 18654   pSyl cslw 18655

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2793  ax-rep 5190  ax-sep 5203  ax-nul 5210  ax-pow 5266  ax-pr 5330  ax-un 7461  ax-inf2 9104  ax-cnex 10593  ax-resscn 10594  ax-1cn 10595  ax-icn 10596  ax-addcl 10597  ax-addrcl 10598  ax-mulcl 10599  ax-mulrcl 10600  ax-mulcom 10601  ax-addass 10602  ax-mulass 10603  ax-distr 10604  ax-i2m1 10605  ax-1ne0 10606  ax-1rid 10607  ax-rnegex 10608  ax-rrecex 10609  ax-cnre 10610  ax-pre-lttri 10611  ax-pre-lttrn 10612  ax-pre-ltadd 10613  ax-pre-mulgt0 10614  ax-pre-sup 10615

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-pss 3954  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-tp 4572  df-op 4574  df-uni 4839  df-int 4877  df-iun 4921  df-disj 5032  df-br 5067  df-opab 5129  df-mpt 5147  df-tr 5173  df-id 5460  df-eprel 5465  df-po 5474  df-so 5475  df-fr 5514  df-se 5515  df-we 5516  df-xp 5561  df-rel 5562  df-cnv 5563  df-co 5564  df-dm 5565  df-rn 5566  df-res 5567  df-ima 5568  df-pred 6148  df-ord 6194  df-on 6195  df-lim 6196  df-suc 6197  df-iota 6314  df-fun 6357  df-fn 6358  df-f 6359  df-f1 6360  df-fo 6361  df-f1o 6362  df-fv 6363  df-isom 6364  df-riota 7114  df-ov 7159  df-oprab 7160  df-mpo 7161  df-om 7581  df-1st 7689  df-2nd 7690  df-wrecs 7947  df-recs 8008  df-rdg 8046  df-1o 8102  df-2o 8103  df-oadd 8106  df-omul 8107  df-er 8289  df-ec 8291  df-qs 8295  df-map 8408  df-en 8510  df-dom 8511  df-sdom 8512  df-fin 8513  df-sup 8906  df-inf 8907  df-oi 8974  df-dju 9330  df-card 9368  df-acn 9371  df-pnf 10677  df-mnf 10678  df-xr 10679  df-ltxr 10680  df-le 10681  df-sub 10872  df-neg 10873  df-div 11298  df-nn 11639  df-2 11701  df-3 11702  df-n0 11899  df-xnn0 11969  df-z 11983  df-uz 12245  df-q 12350  df-rp 12391  df-fz 12894  df-fzo 13035  df-fl 13163  df-mod 13239  df-seq 13371  df-exp 13431  df-fac 13635  df-bc 13664  df-hash 13692  df-cj 14458  df-re 14459  df-im 14460  df-sqrt 14594  df-abs 14595  df-clim 14845  df-sum 15043  df-dvds 15608  df-gcd 15844  df-prm 16016  df-pc 16174  df-ndx 16486  df-slot 16487  df-base 16489  df-sets 16490  df-ress 16491  df-plusg 16578  df-0g 16715  df-mgm 17852  df-sgrp 17901  df-mnd 17912  df-submnd 17957  df-grp 18106  df-minusg 18107  df-sbg 18108  df-mulg 18225  df-subg 18276  df-nsg 18277  df-eqg 18278  df-ghm 18356  df-ga 18420  df-od 18656  df-pgp 18658  df-slw 18659

This theorem is referenced by:  sylow3  18758