MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ablfac1lem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ablfac1lem 20326
Description: Lemma for ablfac1b 20328. 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
StepHypRef Expression
1 ablfac1.m . . . 4 𝑀 = (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))
2 ablfac1.1 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐴 ⊆ ℙ)
32sselda 3913 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
4 prmnn 16890 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
53, 4syl 18 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℕ)
6 ablfac1.g . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
7 ablgrp 20041 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
8 ablfac1.b . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝐺)
98grpbn0 19218 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
106, 7, 93syl 19 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
11 ablfac1.f . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
12 hashnncl 14549 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ Fin → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
1311, 12syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
1410, 13mpbird 260 . . . . . . 7 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
1514adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
163, 15pccld 17069 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
175, 16nnexpcld 14428 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∈ ℕ)
181, 17eqeltrid 2868 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℕ)
19 ablfac1.n . . . 4 𝑁 = ((♯‘𝐵) / 𝑀)
20 pcdvds 17083 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
213, 15, 20syl2anc 596 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) ∥ (♯‘𝐵))
221, 21eqbrtrid 5144 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∥ (♯‘𝐵))
23 nndivdvds 16472 . . . . . 6 (((♯‘𝐵) ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
2415, 18, 23syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
2522, 24mpbid 235 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((♯‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ)
2619, 25eqeltrid 2868 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℕ)
2718, 26jca 521 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ))
281oveq1i 7459 . . 3 (𝑀 gcd 𝑁) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁)
29 pcndvds2 17087 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ) → ¬ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
303, 15, 29syl2anc 596 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
311oveq2i 7460 . . . . . . . 8 ((♯‘𝐵) / 𝑀) = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
3219, 31eqtri 2786 . . . . . . 7 𝑁 = ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
3332breq2i 5114 . . . . . 6 (𝑃 ∥ 𝑁 ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵)))))
3430, 33sylnibr 332 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑁)
3526nnzd 12757 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑁 ∈ ℤ)
36 coprm 16928 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
373, 35, 36syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
3834, 37mpbid 235 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑃 gcd 𝑁) = 1)
39 prmz 16891 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
403, 39syl 18 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℤ)
41 rpexp1i 16940 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
4240, 35, 16, 41syl3anc 1399 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
4338, 42mpd 16 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1)
4428, 43eqtrid 2810 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
4519oveq2i 7460 . . 3 (𝑀 · 𝑁) = (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀))
4615nncnd 12389 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) ∈ ℂ)
4718nncnd 12389 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ∈ ℂ)
4818nnne0d 12426 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → 𝑀 ≠ 0)
4946, 47, 48divcan2d 12133 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (𝑀 · ((♯‘𝐵) / 𝑀)) = (♯‘𝐵))
5045, 49eqtr2id 2811 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁))
5127, 44, 503jca 1146 1 ((𝜑 ∧ 𝑃 ∈ 𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  {crab 3416   ⊆ wss 3900  ∅c0 4281   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5190  ‘cfv 6564  (class class class)co 7449  Fincfn 9009  1c1 11238   · cmul 11242   / cdiv 12011  ℕcn 12373  ℕ0cn0 12644  ℤcz 12731  ↑cexp 14242  ♯chash 14513   ∥ cdvds 16463   gcd cgcd 16705  ℙcprime 16887   pCnt cpc 17055  Basecbs 17428  Grpcgrp 19185  odcod 19780  Abelcabl 20037
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7781  ax-cnex 11293  ax-resscn 11294  ax-1cn 11295  ax-icn 11296  ax-addcl 11297  ax-addrcl 11298  ax-mulcl 11299  ax-mulrcl 11300  ax-mulcom 11301  ax-addass 11302  ax-mulass 11303  ax-distr 11304  ax-i2m1 11305  ax-1ne0 11306  ax-1rid 11307  ax-rnegex 11308  ax-rrecex 11309  ax-cnre 11310  ax-pre-lttri 11311  ax-pre-lttrn 11312  ax-pre-ltadd 11313  ax-pre-mulgt0 11314  ax-pre-sup 11315
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6328  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6518  df-fun 6566  df-fn 6567  df-f 6568  df-f1 6569  df-fo 6570  df-f1o 6571  df-fv 6572  df-riota 7406  df-ov 7452  df-oprab 7453  df-mpo 7454  df-om 7910  df-1st 8033  df-2nd 8034  df-frecs 8335  df-wrecs 8366  df-recs 8415  df-rdg 8454  df-1o 8512  df-2o 8513  df-er 8753  df-en 9010  df-dom 9011  df-sdom 9012  df-fin 9013  df-sup 9469  df-inf 9470  df-card 10055  df-pnf 11382  df-mnf 11383  df-xr 11384  df-ltxr 11385  df-le 11386  df-sub 11580  df-neg 11581  df-div 12012  df-nn 12374  df-2 12443  df-3 12444  df-n0 12645  df-z 12732  df-uz 13004  df-q 13114  df-rp 13159  df-fz 13678  df-fl 13970  df-mod 14048  df-seq 14183  df-exp 14243  df-hash 14514  df-cj 15307  df-re 15308  df-im 15309  df-sqrt 15443  df-abs 15444  df-dvds 16464  df-gcd 16706  df-prm 16888  df-pc 17056  df-0g 17653  df-mgm 18857  df-sgrp 18949  df-mnd 18965  df-grp 19188  df-abl 20039
This theorem is used by:  ablfac1a  20327  ablfac1b  20328
  Copyright terms: Public domain W3C validator