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

Theorem ablfacrplem 20281
Description: Lemma for ablfacrp2 20283. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
ablfacrp.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
ablfacrp.o 𝑂 = (od‘𝐺)
ablfacrp.k 𝐾 = {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑀}
ablfacrp.l 𝐿 = {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁}
ablfacrp.g (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
ablfacrp.m (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
ablfacrp.n (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
ablfacrp.1 (𝜑 → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
ablfacrp.2 (𝜑 → (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁))
Assertion
Ref Expression
ablfacrplem (𝜑 → ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) = 1)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝐺   𝑥,𝑂   𝑥,𝑀   𝑥,𝑁   𝜑,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐾(𝑥)   𝐿(𝑥)

Proof of Theorem ablfacrplem
Dummy variables 𝑔 𝑝 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nprmdvds1 16882 . . . . . . 7 (𝑝 ∈ ℙ → ¬ 𝑝 ∥ 1)
21adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → ¬ 𝑝 ∥ 1)
3 ablfacrp.1 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
43adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
54breq2d 5115 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ (𝑀 gcd 𝑁) ↔ 𝑝 ∥ 1))
62, 5mtbird 328 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → ¬ 𝑝 ∥ (𝑀 gcd 𝑁))
7 ablfacrp.k . . . . . . . . . . . . . 14 𝐾 = {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑀}
8 ablfacrp.g . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
9 ablfacrp.m . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
109nnzd 12719 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
11 ablfacrp.o . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑂 = (od‘𝐺)
12 ablfacrp.b . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐵 = (Base‘𝐺)
1311, 12oddvdssubg 20069 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑀} ∈ (SubGrp‘𝐺))
148, 10, 13syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑀} ∈ (SubGrp‘𝐺))
157, 14eqeltrid 2865 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺))
1615ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → 𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺))
17 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ↾s 𝐾) = (𝐺 ↾s 𝐾)
1817subggrp 19339 . . . . . . . . . . . 12 (𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝐺 ↾s 𝐾) ∈ Grp)
1916, 18syl 18 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → (𝐺 ↾s 𝐾) ∈ Grp)
2017subgbas 19340 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐾 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))
2116, 20syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → 𝐾 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))
22 ablfacrp.2 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (♯‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁))
239nnnn0d 12667 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
24 ablfacrp.n . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
2524nnnn0d 12667 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
2623, 25nn0mulcld 12672 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑀 · 𝑁) ∈ ℕ0)
2722, 26eqeltrd 2861 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
2812fvexi 6899 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐵 ∈ V
29 hashclb 14502 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐵 ∈ V → (𝐵 ∈ Fin ↔ (♯‘𝐵) ∈ ℕ0))
3028, 29ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐵 ∈ Fin ↔ (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
3127, 30sylibr 237 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
327ssrab3 4030 . . . . . . . . . . . . . 14 𝐾 ⊆ 𝐵
33 ssfi 9188 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐾 ⊆ 𝐵) → 𝐾 ∈ Fin)
3431, 32, 33sylancl 598 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝐾 ∈ Fin)
3534ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → 𝐾 ∈ Fin)
3621, 35eqeltrrd 2862 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)) ∈ Fin)
37 simplr 781 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → 𝑝 ∈ ℙ)
38 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → 𝑝 ∥ (♯‘𝐾))
3921fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → (♯‘𝐾) = (♯‘(Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))))
4038, 39breqtrd 5131 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → 𝑝 ∥ (♯‘(Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))))
41 eqid 2761 . . . . . . . . . . . 12 (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)) = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))
42 eqid 2761 . . . . . . . . . . . 12 (od‘(𝐺 ↾s 𝐾)) = (od‘(𝐺 ↾s 𝐾))
4341, 42odcau 19818 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐺 ↾s 𝐾) ∈ Grp ∧ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)) ∈ Fin ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘(Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))) → ∃𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔) = 𝑝)
4419, 36, 37, 40, 43syl31anc 1400 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → ∃𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔) = 𝑝)
4544, 21rexeqtrrdv 3325 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → ∃𝑔 ∈ 𝐾 ((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔) = 𝑝)
4617, 11, 42subgod 19784 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑂‘𝑔) = ((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔))
4716, 46sylan 592 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑂‘𝑔) = ((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔))
48 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑔 → (𝑂‘𝑥) = (𝑂‘𝑔))
4948breq1d 5113 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑔 → ((𝑂‘𝑥) ∥ 𝑀 ↔ (𝑂‘𝑔) ∥ 𝑀))
5049, 7elrab2 3649 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑔 ∈ 𝐾 ↔ (𝑔 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑔) ∥ 𝑀))
5150simprbi 503 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑔 ∈ 𝐾 → (𝑂‘𝑔) ∥ 𝑀)
5251adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑂‘𝑔) ∥ 𝑀)
5347, 52eqbrtrrd 5129 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → ((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔) ∥ 𝑀)
54 breq1 5106 . . . . . . . . . . 11 (((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔) = 𝑝 → (((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔) ∥ 𝑀 ↔ 𝑝 ∥ 𝑀))
5553, 54syl5ibcom 248 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔) = 𝑝 → 𝑝 ∥ 𝑀))
5655rexlimdva 3164 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → (∃𝑔 ∈ 𝐾 ((od‘(𝐺 ↾s 𝐾))‘𝑔) = 𝑝 → 𝑝 ∥ 𝑀))
5745, 56mpd 16 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) ∧ 𝑝 ∥ (♯‘𝐾)) → 𝑝 ∥ 𝑀)
5857ex 418 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ (♯‘𝐾) → 𝑝 ∥ 𝑀))
5958anim1d 623 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → ((𝑝 ∥ (♯‘𝐾) ∧ 𝑝 ∥ 𝑁) → (𝑝 ∥ 𝑀 ∧ 𝑝 ∥ 𝑁)))
60 prmz 16850 . . . . . . . 8 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℤ)
6160adantl 487 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑝 ∈ ℤ)
62 hashcl 14500 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ Fin → (♯‘𝐾) ∈ ℕ0)
6334, 62syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (♯‘𝐾) ∈ ℕ0)
6463nn0zd 12718 . . . . . . . 8 (𝜑 → (♯‘𝐾) ∈ ℤ)
6564adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (♯‘𝐾) ∈ ℤ)
6624nnzd 12719 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
6766adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑁 ∈ ℤ)
68 dvdsgcdb 16718 . . . . . . 7 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ (♯‘𝐾) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑝 ∥ (♯‘𝐾) ∧ 𝑝 ∥ 𝑁) ↔ 𝑝 ∥ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁)))
6961, 65, 67, 68syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → ((𝑝 ∥ (♯‘𝐾) ∧ 𝑝 ∥ 𝑁) ↔ 𝑝 ∥ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁)))
7010adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → 𝑀 ∈ ℤ)
71 dvdsgcdb 16718 . . . . . . 7 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑝 ∥ 𝑀 ∧ 𝑝 ∥ 𝑁) ↔ 𝑝 ∥ (𝑀 gcd 𝑁)))
7261, 70, 67, 71syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → ((𝑝 ∥ 𝑀 ∧ 𝑝 ∥ 𝑁) ↔ 𝑝 ∥ (𝑀 gcd 𝑁)))
7359, 69, 723imtr3d 296 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) → 𝑝 ∥ (𝑀 gcd 𝑁)))
746, 73mtod 201 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑝 ∈ ℙ) → ¬ 𝑝 ∥ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁))
7574nrexdv 3158 . . 3 (𝜑 → ¬ ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑝 ∥ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁))
76 exprmfct 16880 . . 3 (((♯‘𝐾) gcd 𝑁) ∈ (ℤ≥‘2) → ∃𝑝 ∈ ℙ 𝑝 ∥ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁))
7775, 76nsyl 141 . 2 (𝜑 → ¬ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) ∈ (ℤ≥‘2))
7824nnne0d 12388 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑁 ≠ 0)
79 simpr 490 . . . . . . 7 (((♯‘𝐾) = 0 ∧ 𝑁 = 0) → 𝑁 = 0)
8079necon3ai 2981 . . . . . 6 (𝑁 ≠ 0 → ¬ ((♯‘𝐾) = 0 ∧ 𝑁 = 0))
8178, 80syl 18 . . . . 5 (𝜑 → ¬ ((♯‘𝐾) = 0 ∧ 𝑁 = 0))
82 gcdn0cl 16672 . . . . 5 ((((♯‘𝐾) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ ((♯‘𝐾) = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) ∈ ℕ)
8364, 66, 81, 82syl21anc 851 . . . 4 (𝜑 → ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) ∈ ℕ)
84 elnn1uz2 13052 . . . 4 (((♯‘𝐾) gcd 𝑁) ∈ ℕ ↔ (((♯‘𝐾) gcd 𝑁) = 1 ∨ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) ∈ (ℤ≥‘2)))
8583, 84sylib 221 . . 3 (𝜑 → (((♯‘𝐾) gcd 𝑁) = 1 ∨ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) ∈ (ℤ≥‘2)))
8685ord 878 . 2 (𝜑 → (¬ ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) = 1 → ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) ∈ (ℤ≥‘2)))
8777, 86mt3d 149 1 (𝜑 → ((♯‘𝐾) gcd 𝑁) = 1)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ∃wrex 3087  {crab 3413  Vcvv 3451   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Fincfn 8973  0cc0 11200  1c1 11201   · cmul 11205  ℕcn 12335  2c2 12397  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  ℤ≥cuz 12965  ♯chash 14474   ∥ cdvds 16422   gcd cgcd 16664  ℙcprime 16846  Basecbs 17387   ↾s cress 17408  Grpcgrp 19144  SubGrpcsubg 19330  odcod 19738  Abelcabl 19995
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 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  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-disj 5071  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-oadd 8480  df-omul 8481  df-er 8717  df-ec 8719  df-qs 8723  df-map 8849  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-dju 9982  df-card 10020  df-acn 10023  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-xnn0 12680  df-z 12694  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-sum 15854  df-dvds 16423  df-gcd 16665  df-prm 16847  df-pc 17015  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-0g 17612  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-sbg 19149  df-mulg 19278  df-subg 19333  df-eqg 19335  df-ga 19504  df-od 19742  df-cmn 19996  df-abl 19997
This theorem is used by:  ablfacrp2  20283
  Copyright terms: Public domain W3C validator