Theorem ablfac1lem 20135

Description: Lemma for ablfac1b 20137. 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 3937	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
4		prmnn 16727	. . . . . 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 19850	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
8		ablfac1.b	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
9	8	grpbn0 19028	. . . . . . . . 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 16905	. . . . 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 2867	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℕ)
19		ablfac1.n	. . . 4 ⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / 𝑀)
20		pcdvds 16919	. . . . . . 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 5146	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∥ (♯‘𝐵))
23		nndivdvds 16314	. . . . . 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 2867	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℕ)
27	18, 26	jca 520	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ))
28	1	oveq1i 7420	. . 3 ⊢ (𝑀 gcd 𝑁) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁)
29		pcndvds2 16923	. . . . . . 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 7421	. . . . . . . 8 ⊢ ((♯‘𝐵) / 𝑀) = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
32	19, 31	eqtri 2786	. . . . . . 7 ⊢ 𝑁 = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
33	32	breq2i 5117	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∥ 𝑁 ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
34	30, 33	sylnibr 332	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑁)
35	26	nnzd 12612	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℤ)
36		coprm 16765	. . . . . 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 16728	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
40	3, 39	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℤ)
41		rpexp1i 16777	. . . . 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 2810	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
45	19	oveq2i 7421	. . 3 ⊢ (𝑀 · 𝑁) = (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀))
46	15	nncnd 12244	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℂ)
47	18	nncnd 12244	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℂ)
48	18	nnne0d 12281	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ≠ 0)
49	46, 47, 48	divcan2d 11988	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀)) = (♯‘𝐵))
50	45, 49	eqtr2id 2811	. 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)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ≠ wne 2958  {crab 3416   ⊆ wss 3905  ∅c0 4286   class class class wbr 5109   ↦ cmpt 5192  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  Fincfn 8939  1c1 11096   · cmul 11100   / cdiv 11866  ℕcn 12228  ℕ₀cn0 12499  ℤcz 12586  ↑cexp 14093  ♯chash 14362   ∥ cdvds 16305   gcd cgcd 16547  ℙcprime 16724   pCnt cpc 16891  Basecbs 17264  Grpcgrp 18995  odcod 19589  Abelcabl 19846

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172  ax-pre-sup 11173

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  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 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-div 11867  df-nn 12229  df-2 12298  df-3 12299  df-n0 12500  df-z 12587  df-uz 12858  df-q 12968  df-rp 13012  df-fz 13531  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 16306  df-gcd 16548  df-prm 16725  df-pc 16892  df-0g 17489  df-mgm 18693  df-sgrp 18772  df-mnd 18788  df-grp 18998  df-abl 19848

This theorem is referenced by:  ablfac1a  20136  ablfac1b  20137