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

Theorem ablfac1b 20105
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 2735 . 2 (Cntz‘𝐺) = (Cntz‘𝐺)
2 eqid 2735 . 2 (0g𝐺) = (0g𝐺)
3 eqid 2735 . 2 (mrCls‘(SubGrp‘𝐺)) = (mrCls‘(SubGrp‘𝐺))
4 ablfac1.g . . 3 (𝜑𝐺 ∈ Abel)
5 ablgrp 19818 . . 3 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
64, 5syl 17 . 2 (𝜑𝐺 ∈ Grp)
7 ablfac1.1 . . 3 (𝜑𝐴 ⊆ ℙ)
8 prmex 16711 . . . 4 ℙ ∈ V
98ssex 5327 . . 3 (𝐴 ⊆ ℙ → 𝐴 ∈ V)
107, 9syl 17 . 2 (𝜑𝐴 ∈ V)
114adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑝𝐴) → 𝐺 ∈ Abel)
127sselda 3995 . . . . . . 7 ((𝜑𝑝𝐴) → 𝑝 ∈ ℙ)
13 prmnn 16708 . . . . . . 7 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℕ)
1412, 13syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑝𝐴) → 𝑝 ∈ ℕ)
15 ablfac1.b . . . . . . . . . . 11 𝐵 = (Base‘𝐺)
1615grpbn0 18997 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
176, 16syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ≠ ∅)
18 ablfac1.f . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
19 hashnncl 14402 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ Fin → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
2018, 19syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
2117, 20mpbird 257 . . . . . . . 8 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
2221adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑝𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
2312, 22pccld 16884 . . . . . 6 ((𝜑𝑝𝐴) → (𝑝 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
2414, 23nnexpcld 14281 . . . . 5 ((𝜑𝑝𝐴) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
2524nnzd 12638 . . . 4 ((𝜑𝑝𝐴) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ)
26 ablfac1.o . . . . 5 𝑂 = (od‘𝐺)
2726, 15oddvdssubg 19888 . . . 4 ((𝐺 ∈ Abel ∧ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ (SubGrp‘𝐺))
2811, 25, 27syl2anc 584 . . 3 ((𝜑𝑝𝐴) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ (SubGrp‘𝐺))
29 ablfac1.s . . 3 𝑆 = (𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))})
3028, 29fmptd 7134 . 2 (𝜑𝑆:𝐴⟶(SubGrp‘𝐺))
314adantr 480 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → 𝐺 ∈ Abel)
3230adantr 480 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → 𝑆:𝐴⟶(SubGrp‘𝐺))
33 simpr1 1193 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → 𝑎𝐴)
3432, 33ffvelcdmd 7105 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → (𝑆𝑎) ∈ (SubGrp‘𝐺))
35 simpr2 1194 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → 𝑏𝐴)
3632, 35ffvelcdmd 7105 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → (𝑆𝑏) ∈ (SubGrp‘𝐺))
371, 31, 34, 36ablcntzd 19890 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑎𝐴𝑏𝐴𝑎𝑏)) → (𝑆𝑎) ⊆ ((Cntz‘𝐺)‘(𝑆𝑏)))
38 id 22 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = 𝑎𝑝 = 𝑎)
39 oveq1 7438 . . . . . . . . . 10 (𝑝 = 𝑎 → (𝑝 pCnt (♯‘𝐵)) = (𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))
4038, 39oveq12d 7449 . . . . . . . . 9 (𝑝 = 𝑎 → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) = (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))
4140breq2d 5160 . . . . . . . 8 (𝑝 = 𝑎 → ((𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ↔ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))))
4241rabbidv 3441 . . . . . . 7 (𝑝 = 𝑎 → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
4315fvexi 6921 . . . . . . . 8 𝐵 ∈ V
4443rabex 5345 . . . . . . 7 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ V
4542, 29, 44fvmpt3i 7021 . . . . . 6 (𝑎𝐴 → (𝑆𝑎) = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
4645adantl 481 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆𝑎) = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
47 eqimss 4054 . . . . 5 ((𝑆𝑎) = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} → (𝑆𝑎) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
4846, 47syl 17 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆𝑎) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))})
494adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝐺 ∈ Abel)
50 eqid 2735 . . . . . . 7 (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
5150subgacs 19192 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘(Base‘𝐺)))
52 acsmre 17697 . . . . . 6 ((SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘(Base‘𝐺)) → (SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘(Base‘𝐺)))
5349, 5, 51, 524syl 19 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘(Base‘𝐺)))
54 df-ima 5702 . . . . . . 7 (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) = ran (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎}))
557sselda 3995 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑎𝐴) → 𝑎 ∈ ℙ)
5655ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑎 ∈ ℙ)
5721ad3antrrr 730 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
58 pcdvds 16898 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑎 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
5956, 57, 58syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
607ad3antrrr 730 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝐴 ⊆ ℙ)
61 eldifi 4141 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) → 𝑝𝐴)
6261ad2antlr 727 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝𝐴)
6360, 62sseldd 3996 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝 ∈ ℙ)
64 pcdvds 16898 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑝 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
6563, 57, 64syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
66 eqid 2735 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) = (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))
67 eqid 2735 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) = ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))
6815, 26, 29, 4, 18, 7, 66, 67ablfac1lem 20103 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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)))))))
6968simp1d 1141 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ ∧ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℕ))
7069simpld 494 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
7170ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
7271nnzd 12638 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ)
7363, 13syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝 ∈ ℕ)
7463, 57pccld 16884 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
7573, 74nnexpcld 14281 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
7675nnzd 12638 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℤ)
7757nnzd 12638 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (♯‘𝐵) ∈ ℤ)
78 eldifsni 4795 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) → 𝑝𝑎)
7978ad2antlr 727 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝𝑎)
8079necomd 2994 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑎𝑝)
81 prmrp 16746 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑎 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → ((𝑎 gcd 𝑝) = 1 ↔ 𝑎𝑝))
8256, 63, 81syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎 gcd 𝑝) = 1 ↔ 𝑎𝑝))
8380, 82mpbird 257 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎 gcd 𝑝) = 1)
84 prmz 16709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑎 ∈ ℙ → 𝑎 ∈ ℤ)
8556, 84syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑎 ∈ ℤ)
86 prmz 16709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℤ)
8763, 86syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → 𝑝 ∈ ℤ)
8856, 57pccld 16884 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
89 rpexp12i 16758 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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))
9085, 87, 88, 74, 89syl112anc 1373 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎 gcd 𝑝) = 1 → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) = 1))
9183, 90mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) = 1)
92 coprmdvds2 16688 . . . . . . . . . . . . . . . 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)))
9372, 76, 77, 91, 92syl31anc 1372 . . . . . . . . . . . . . . 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)))
9459, 65, 93mp2and 699 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) ∥ (♯‘𝐵))
9568simp3d 1143 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑎𝐴) → (♯‘𝐵) = ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
9695ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (♯‘𝐵) = ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
9794, 96breqtrd 5174 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))) ∥ ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) · ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
9869simprd 495 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑎𝐴) → ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℕ)
9998ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℕ)
10099nnzd 12638 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℤ)
10171nnne0d 12314 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) ≠ 0)
102 dvdscmulr 16319 . . . . . . . . . . . . . 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))))))
10376, 100, 72, 101, 102syl112anc 1373 . . . . . . . . . . . . 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))))))
10497, 103mpbid 232 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))))
10515, 26odcl 19569 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥𝐵 → (𝑂𝑥) ∈ ℕ0)
106105adantl 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑂𝑥) ∈ ℕ0)
107106nn0zd 12637 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → (𝑂𝑥) ∈ ℤ)
108 dvdstr 16328 . . . . . . . . . . . . 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))))))
109107, 76, 100, 108syl3anc 1370 . . . . . . . . . . . 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))))))
110104, 109mpan2d 694 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵))) → (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))))
111110ss2rabdv 4086 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
11244elpw 4609 . . . . . . . . . 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))))})
113111, 112sylibr 234 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑎𝐴) ∧ 𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎})) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))} ∈ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
11429reseq1i 5996 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) = ((𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))}) ↾ (𝐴 ∖ {𝑎}))
115 difss 4146 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∖ {𝑎}) ⊆ 𝐴
116 resmpt 6057 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∖ {𝑎}) ⊆ 𝐴 → ((𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))}) ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) = (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))}))
117115, 116ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ((𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))}) ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) = (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))})
118114, 117eqtri 2763 . . . . . . . . 9 (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) = (𝑝 ∈ (𝐴 ∖ {𝑎}) ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))})
119113, 118fmptd 7134 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})):(𝐴 ∖ {𝑎})⟶𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
120119frnd 6745 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎𝐴) → ran (𝑆 ↾ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
12154, 120eqsstrid 4044 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
122 sspwuni 5105 . . . . . 6 ((𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ 𝒫 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ↔ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
123121, 122sylib 218 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
12498nnzd 12638 . . . . . 6 ((𝜑𝑎𝐴) → ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℤ)
12526, 15oddvdssubg 19888 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Abel ∧ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))) ∈ ℤ) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ∈ (SubGrp‘𝐺))
12649, 124, 125syl2anc 584 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} ∈ (SubGrp‘𝐺))
1273mrcsscl 17665 . . . . 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))))})
12853, 123, 126, 127syl3anc 1370 . . . 4 ((𝜑𝑎𝐴) → ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎}))) ⊆ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))})
129 ss2in 4253 . . . 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))))}))
13048, 128, 129syl2anc 584 . . 3 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑆𝑎) ∩ ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})))) ⊆ ({𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} ∩ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}))
131 eqid 2735 . . . . 5 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))}
132 eqid 2735 . . . . 5 {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))} = {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}
13368simp2d 1142 . . . . 5 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))) gcd ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))) = 1)
134 eqid 2735 . . . . 5 (LSSum‘𝐺) = (LSSum‘𝐺)
13515, 26, 131, 132, 49, 70, 98, 133, 95, 2, 134ablfacrp 20101 . . . 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))
136135simpld 494 . . 3 ((𝜑𝑎𝐴) → ({𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵)))} ∩ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑎↑(𝑎 pCnt (♯‘𝐵))))}) = {(0g𝐺)})
137130, 136sseqtrd 4036 . 2 ((𝜑𝑎𝐴) → ((𝑆𝑎) ∩ ((mrCls‘(SubGrp‘𝐺))‘ (𝑆 “ (𝐴 ∖ {𝑎})))) ⊆ {(0g𝐺)})
1381, 2, 3, 6, 10, 30, 37, 137dmdprdd 20034 1 (𝜑𝐺dom DProd 𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1537  wcel 2106  wne 2938  {crab 3433  Vcvv 3478  cdif 3960  cin 3962  wss 3963  c0 4339  𝒫 cpw 4605  {csn 4631   cuni 4912   class class class wbr 5148  cmpt 5231  dom cdm 5689  ran crn 5690  cres 5691  cima 5692  wf 6559  cfv 6563  (class class class)co 7431  Fincfn 8984  0cc0 11153  1c1 11154   · cmul 11158   / cdiv 11918  cn 12264  0cn0 12524  cz 12611  cexp 14099  chash 14366  cdvds 16287   gcd cgcd 16528  cprime 16705   pCnt cpc 16870  Basecbs 17245  0gc0g 17486  Moorecmre 17627  mrClscmrc 17628  ACScacs 17630  Grpcgrp 18964  SubGrpcsubg 19151  Cntzccntz 19346  odcod 19557  LSSumclsm 19667  Abelcabl 19814   DProd cdprd 20028
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-inf2 9679  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230  ax-pre-sup 11231
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-int 4952  df-iun 4998  df-iin 4999  df-disj 5116  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-se 5642  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-isom 6572  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-2o 8506  df-oadd 8509  df-omul 8510  df-er 8744  df-ec 8746  df-qs 8750  df-map 8867  df-ixp 8937  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-sup 9480  df-inf 9481  df-oi 9548  df-card 9977  df-acn 9980  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-q 12989  df-rp 13033  df-fz 13545  df-fzo 13692  df-fl 13829  df-mod 13907  df-seq 14040  df-exp 14100  df-hash 14367  df-cj 15135  df-re 15136  df-im 15137  df-sqrt 15271  df-abs 15272  df-clim 15521  df-sum 15720  df-dvds 16288  df-gcd 16529  df-prm 16706  df-pc 16871  df-sets 17198  df-slot 17216  df-ndx 17228  df-base 17246  df-ress 17275  df-plusg 17311  df-0g 17488  df-mre 17631  df-mrc 17632  df-acs 17634  df-mgm 18666  df-sgrp 18745  df-mnd 18761  df-submnd 18810  df-grp 18967  df-minusg 18968  df-sbg 18969  df-mulg 19099  df-subg 19154  df-eqg 19156  df-cntz 19348  df-od 19561  df-lsm 19669  df-cmn 19815  df-abl 19816  df-dprd 20030
This theorem is referenced by:  ablfac1c  20106  ablfac1eu  20108  ablfaclem2  20121  ablfaclem3  20122
  Copyright terms: Public domain W3C validator