Theorem ablfac1lem 20136

Description: Lemma for ablfac1b 20138. 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 3945	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
4		prmnn 16728	. . . . . 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 19851	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
8		ablfac1.b	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
9	8	grpbn0 19029	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
10	6, 7, 9	3syl 19	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
11		ablfac1.f	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
12		hashnncl 14398	. . . . . . . . 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 485	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
16	3, 15	pccld 16906	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
17	5, 16	nnexpcld 14277	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
18	1, 17	eqeltrid 2873	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℕ)
19		ablfac1.n	. . . 4 ⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / 𝑀)
20		pcdvds 16920	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
21	3, 15, 20	syl2anc 595	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
22	1, 21	eqbrtrid 5147	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∥ (♯‘𝐵))
23		nndivdvds 16315	. . . . . 6 ⊢ (((♯‘𝐵) ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
24	15, 18, 23	syl2anc 595	. . . . 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 2873	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℕ)
27	18, 26	jca 520	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ))
28	1	oveq1i 7418	. . 3 ⊢ (𝑀 gcd 𝑁) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁)
29		pcndvds2 16924	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → ¬ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
30	3, 15, 29	syl2anc 595	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
31	1	oveq2i 7419	. . . . . . . 8 ⊢ ((♯‘𝐵) / 𝑀) = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
32	19, 31	eqtri 2792	. . . . . . 7 ⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
33	32	breq2i 5118	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∥ 𝑁 ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
34	30, 33	sylnibr 332	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑁)
35	26	nnzd 12613	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℤ)
36		coprm 16766	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
37	3, 35, 36	syl2anc 595	. . . . 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 16729	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
40	3, 39	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℤ)
41		rpexp1i 16778	. . . . 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 1396	. . . 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 2816	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
45	19	oveq2i 7419	. . 3 ⊢ (𝑀 · 𝑁) = (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀))
46	15	nncnd 12245	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℂ)
47	18	nncnd 12245	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℂ)
48	18	nnne0d 12282	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ≠ 0)
49	46, 47, 48	divcan2d 11989	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀)) = (♯‘𝐵))
50	45, 49	eqtr2id 2817	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁))
51	27, 44, 50	3jca 1144	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1567   ∈ wcel 2149   ≠ wne 2964  {crab 3423   ⊆ wss 3913  ∅c0 4294   class class class wbr 5110   ↦ cmpt 5193  ‘cfv 6534  (class class class)co 7408  Fincfn 8939  1c1 11097   · cmul 11101   / cdiv 11867  ℕcn 12229  ℕ₀cn0 12500  ℤcz 12587  ↑cexp 14093  ♯chash 14362   ∥ cdvds 16306   gcd cgcd 16548  ℙcprime 16725   pCnt cpc 16892  Basecbs 17265  Grpcgrp 18996  odcod 19590  Abelcabl 19847

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5258  ax-nul 5268  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7730  ax-cnex 11152  ax-resscn 11153  ax-1cn 11154  ax-icn 11155  ax-addcl 11156  ax-addrcl 11157  ax-mulcl 11158  ax-mulrcl 11159  ax-mulcom 11160  ax-addass 11161  ax-mulass 11162  ax-distr 11163  ax-i2m1 11164  ax-1ne0 11165  ax-1rid 11166  ax-rnegex 11167  ax-rrecex 11168  ax-cnre 11169  ax-pre-lttri 11170  ax-pre-lttrn 11171  ax-pre-ltadd 11172  ax-pre-mulgt0 11173  ax-pre-sup 11174

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6300  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6490  df-fun 6536  df-fn 6537  df-f 6538  df-f1 6539  df-fo 6540  df-f1o 6541  df-fv 6542  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-sup 9398  df-inf 9399  df-card 9921  df-pnf 11241  df-mnf 11242  df-xr 11243  df-ltxr 11244  df-le 11245  df-sub 11439  df-neg 11440  df-div 11868  df-nn 12230  df-2 12299  df-3 12300  df-n0 12501  df-z 12588  df-uz 12859  df-q 12969  df-rp 13013  df-fz 13532  df-fl 13821  df-mod 13899  df-seq 14034  df-exp 14094  df-hash 14363  df-cj 15146  df-re 15147  df-im 15148  df-sqrt 15282  df-abs 15283  df-dvds 16307  df-gcd 16549  df-prm 16726  df-pc 16893  df-0g 17490  df-mgm 18694  df-sgrp 18773  df-mnd 18789  df-grp 18999  df-abl 19849

This theorem is referenced by:  ablfac1a  20137  ablfac1b  20138