Theorem ablfac1lem 20027

Description: Lemma for ablfac1b 20029. Satisfy the assumptions of ablfacrp. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Apr-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
ablfac1.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
ablfac1.o	⊢ 𝑂 = (od‘𝐺)
ablfac1.s	⊢ 𝑆 = (𝑝 ∈ 𝐴 ↦ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (♯‘𝐵)))})
ablfac1.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
ablfac1.f	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
ablfac1.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℙ)
ablfac1.m	⊢ 𝑀 = (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))
ablfac1.n	⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / 𝑀)

Assertion

Ref	Expression
ablfac1lem	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑝,𝐵   𝜑,𝑝,𝑥   𝐴,𝑝,𝑥   𝑂,𝑝,𝑥   𝑃,𝑝,𝑥   𝐺,𝑝,𝑥

Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑝)   𝑀(𝑥,𝑝)   𝑁(𝑥,𝑝)

Proof of Theorem ablfac1lem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ablfac1.m	. . . 4 ⊢ 𝑀 = (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))
2		ablfac1.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℙ)
3	2	sselda 3972	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
4		prmnn 16642	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
5	3, 4	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℕ)
6		ablfac1.g	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
7		ablgrp 19742	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
8		ablfac1.b	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
9	8	grpbn0 18925	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
10	6, 7, 9	3syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
11		ablfac1.f	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
12		hashnncl 14355	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
13	11, 12	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
14	10, 13	mpbird 256	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
15	14	adantr 479	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
16	3, 15	pccld 16816	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
17	5, 16	nnexpcld 14237	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
18	1, 17	eqeltrid 2829	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℕ)
19		ablfac1.n	. . . 4 ⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / 𝑀)
20		pcdvds 16830	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
21	3, 15, 20	syl2anc 582	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
22	1, 21	eqbrtrid 5178	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∥ (♯‘𝐵))
23		nndivdvds 16237	. . . . . 6 ⊢ (((♯‘𝐵) ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
24	15, 18, 23	syl2anc 582	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
25	22, 24	mpbid 231	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ)
26	19, 25	eqeltrid 2829	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℕ)
27	18, 26	jca 510	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ))
28	1	oveq1i 7425	. . 3 ⊢ (𝑀 gcd 𝑁) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁)
29		pcndvds2 16834	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → ¬ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
30	3, 15, 29	syl2anc 582	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
31	1	oveq2i 7426	. . . . . . . 8 ⊢ ((♯‘𝐵) / 𝑀) = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
32	19, 31	eqtri 2753	. . . . . . 7 ⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
33	32	breq2i 5151	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∥ 𝑁 ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
34	30, 33	sylnibr 328	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑁)
35	26	nnzd 12613	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℤ)
36		coprm 16679	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
37	3, 35, 36	syl2anc 582	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
38	34, 37	mpbid 231	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃 gcd 𝑁) = 1)
39		prmz 16643	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
40	3, 39	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℤ)
41		rpexp1i 16692	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
42	40, 35, 16, 41	syl3anc 1368	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
43	38, 42	mpd 15	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1)
44	28, 43	eqtrid 2777	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
45	19	oveq2i 7426	. . 3 ⊢ (𝑀 · 𝑁) = (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀))
46	15	nncnd 12256	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℂ)
47	18	nncnd 12256	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℂ)
48	18	nnne0d 12290	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ≠ 0)
49	46, 47, 48	divcan2d 12020	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀)) = (♯‘𝐵))
50	45, 49	eqtr2id 2778	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁))
51	27, 44, 50	3jca 1125	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   ≠ wne 2930  {crab 3419   ⊆ wss 3940  ∅c0 4318   class class class wbr 5143   ↦ cmpt 5226  ‘cfv 6542  (class class class)co 7415  Fincfn 8960  1c1 11137   · cmul 11141   / cdiv 11899  ℕcn 12240  ℕ₀cn0 12500  ℤcz 12586  ↑cexp 14056  ♯chash 14319   ∥ cdvds 16228   gcd cgcd 16466  ℙcprime 16639   pCnt cpc 16802  Basecbs 17177  Grpcgrp 18892  odcod 19481  Abelcabl 19738

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7737  ax-cnex 11192  ax-resscn 11193  ax-1cn 11194  ax-icn 11195  ax-addcl 11196  ax-addrcl 11197  ax-mulcl 11198  ax-mulrcl 11199  ax-mulcom 11200  ax-addass 11201  ax-mulass 11202  ax-distr 11203  ax-i2m1 11204  ax-1ne0 11205  ax-1rid 11206  ax-rnegex 11207  ax-rrecex 11208  ax-cnre 11209  ax-pre-lttri 11210  ax-pre-lttrn 11211  ax-pre-ltadd 11212  ax-pre-mulgt0 11213  ax-pre-sup 11214

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3770  df-csb 3886  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3960  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7371  df-ov 7418  df-oprab 7419  df-mpo 7420  df-om 7868  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8388  df-rdg 8427  df-1o 8483  df-2o 8484  df-er 8721  df-en 8961  df-dom 8962  df-sdom 8963  df-fin 8964  df-sup 9463  df-inf 9464  df-card 9960  df-pnf 11278  df-mnf 11279  df-xr 11280  df-ltxr 11281  df-le 11282  df-sub 11474  df-neg 11475  df-div 11900  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-n0 12501  df-z 12587  df-uz 12851  df-q 12961  df-rp 13005  df-fz 13515  df-fl 13787  df-mod 13865  df-seq 13997  df-exp 14057  df-hash 14320  df-cj 15076  df-re 15077  df-im 15078  df-sqrt 15212  df-abs 15213  df-dvds 16229  df-gcd 16467  df-prm 16640  df-pc 16803  df-0g 17420  df-mgm 18597  df-sgrp 18676  df-mnd 18692  df-grp 18895  df-abl 19740

This theorem is referenced by:  ablfac1a  20028  ablfac1b  20029