Theorem ablfac1lem 20197

Description: Lemma for ablfac1b 20199. 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 3931	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
4		prmnn 16764	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
5	3, 4	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℕ)
6		ablfac1.g	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
7		ablgrp 19912	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
8		ablfac1.b	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
9	8	grpbn0 19090	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
10	6, 7, 9	3syl 19	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
11		ablfac1.f	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
12		hashnncl 14430	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
13	11, 12	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
14	10, 13	mpbird 260	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
15	14	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
16	3, 15	pccld 16942	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
17	5, 16	nnexpcld 14309	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
18	1, 17	eqeltrid 2864	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℕ)
19		ablfac1.n	. . . 4 ⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / 𝑀)
20		pcdvds 16956	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
21	3, 15, 20	syl2anc 596	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
22	1, 21	eqbrtrid 5140	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∥ (♯‘𝐵))
23		nndivdvds 16351	. . . . . 6 ⊢ (((♯‘𝐵) ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
24	15, 18, 23	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
25	22, 24	mpbid 235	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ)
26	19, 25	eqeltrid 2864	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℕ)
27	18, 26	jca 521	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ))
28	1	oveq1i 7423	. . 3 ⊢ (𝑀 gcd 𝑁) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁)
29		pcndvds2 16960	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → ¬ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
30	3, 15, 29	syl2anc 596	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
31	1	oveq2i 7424	. . . . . . . 8 ⊢ ((♯‘𝐵) / 𝑀) = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
32	19, 31	eqtri 2783	. . . . . . 7 ⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
33	32	breq2i 5111	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∥ 𝑁 ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
34	30, 33	sylnibr 332	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑁)
35	26	nnzd 12641	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℤ)
36		coprm 16802	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
37	3, 35, 36	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
38	34, 37	mpbid 235	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃 gcd 𝑁) = 1)
39		prmz 16765	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
40	3, 39	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℤ)
41		rpexp1i 16814	. . . . 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 1398	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
43	38, 42	mpd 16	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1)
44	28, 43	eqtrid 2807	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
45	19	oveq2i 7424	. . 3 ⊢ (𝑀 · 𝑁) = (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀))
46	15	nncnd 12273	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℂ)
47	18	nncnd 12273	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℂ)
48	18	nnne0d 12310	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ≠ 0)
49	46, 47, 48	divcan2d 12017	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀)) = (♯‘𝐵))
50	45, 49	eqtr2id 2808	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁))
51	27, 44, 50	3jca 1146	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2955  {crab 3412   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ‘cfv 6533  (class class class)co 7413  Fincfn 8952  1c1 11125   · cmul 11129   / cdiv 11895  ℕcn 12257  ℕ₀cn0 12528  ℤcz 12615  ↑cexp 14125  ♯chash 14394   ∥ cdvds 16342   gcd cgcd 16584  ℙcprime 16761   pCnt cpc 16928  Basecbs 17301  Grpcgrp 19057  odcod 19651  Abelcabl 19908

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201  ax-pre-sup 11202

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-sup 9412  df-inf 9413  df-card 9944  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-div 11896  df-nn 12258  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12888  df-q 12998  df-rp 13043  df-fz 13562  df-fl 13853  df-mod 13931  df-seq 14066  df-exp 14126  df-hash 14395  df-cj 15186  df-re 15187  df-im 15188  df-sqrt 15322  df-abs 15323  df-dvds 16343  df-gcd 16585  df-prm 16762  df-pc 16929  df-0g 17526  df-mgm 18730  df-sgrp 18821  df-mnd 18837  df-grp 19060  df-abl 19910

This theorem is used by:  ablfac1a  20198  ablfac1b  20199