Theorem dprdlub 20122

Description: The direct product is smaller than any subgroup which contains the factors. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Apr-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
dprdlub.1	⊢ (𝜑 → 𝐺dom DProd 𝑆)
dprdlub.2	⊢ (𝜑 → dom 𝑆 = 𝐼)
dprdlub.3	⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝐺))
dprdlub.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → (𝑆‘𝑘) ⊆ 𝑇)

Assertion

Ref	Expression
dprdlub	⊢ (𝜑 → (𝐺 DProd 𝑆) ⊆ 𝑇)

Distinct variable groups:   𝑘,𝐺   𝑘,𝐼   𝜑,𝑘   𝑆,𝑘   𝑇,𝑘

Proof of Theorem dprdlub

Dummy variables 𝑓 ℎ 𝑖 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dprdlub.1	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺dom DProd 𝑆)
2		dprdlub.2	. . 3 ⊢ (𝜑 → dom 𝑆 = 𝐼)
3		eqid 2765	. . . 4 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
4		eqid 2765	. . . 4 ⊢ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)} = {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}
5	3, 4	dprdval 20099	. . 3 ⊢ ((𝐺dom DProd 𝑆 ∧ dom 𝑆 = 𝐼) → (𝐺 DProd 𝑆) = ran (𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)} ↦ (𝐺 Σg 𝑓)))
6	1, 2, 5	syl2anc 596	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐺 DProd 𝑆) = ran (𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)} ↦ (𝐺 Σg 𝑓)))
7		eqid 2765	. . . . 5 ⊢ (Cntz‘𝐺) = (Cntz‘𝐺)
8	1	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝐺dom DProd 𝑆)
9		dprdgrp 20101	. . . . . 6 ⊢ (𝐺dom DProd 𝑆 → 𝐺 ∈ Grp)
10		grpmnd 19031	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → 𝐺 ∈ Mnd)
11	8, 9, 10	3syl 19	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝐺 ∈ Mnd)
12	1, 2	dprddomcld 20097	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ V)
13	12	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝐼 ∈ V)
14		dprdlub.3	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝐺))
15	14	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝐺))
16		subgsubm 19239	. . . . . 6 ⊢ (𝑇 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑇 ∈ (SubMnd‘𝐺))
17	15, 16	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝑇 ∈ (SubMnd‘𝐺))
18	2	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → dom 𝑆 = 𝐼)
19		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)})
20		eqid 2765	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
21	4, 8, 18, 19, 20	dprdff 20108	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝑓:𝐼⟶(Base‘𝐺))
22	21	ffnd 6710	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝑓 Fn 𝐼)
23		dprdlub.4	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → (𝑆‘𝑘) ⊆ 𝑇)
24	23	adantlr 728	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → (𝑆‘𝑘) ⊆ 𝑇)
25	4, 8, 18, 19	dprdfcl 20109	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → (𝑓‘𝑘) ∈ (𝑆‘𝑘))
26	24, 25	sseldd 3939	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → (𝑓‘𝑘) ∈ 𝑇)
27	26	ralrimiva 3159	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → ∀𝑘 ∈ 𝐼 (𝑓‘𝑘) ∈ 𝑇)
28		ffnfv 7118	. . . . . 6 ⊢ (𝑓:𝐼⟶𝑇 ↔ (𝑓 Fn 𝐼 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐼 (𝑓‘𝑘) ∈ 𝑇))
29	22, 27, 28	sylanbrc 595	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝑓:𝐼⟶𝑇)
30	4, 8, 18, 19, 7	dprdfcntz 20111	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → ran 𝑓 ⊆ ((Cntz‘𝐺)‘ran 𝑓))
31	4, 8, 18, 19	dprdffsupp 20110	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → 𝑓 finSupp (0g‘𝐺))
32	3, 7, 11, 13, 17, 29, 30, 31	gsumzsubmcl 20012	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}) → (𝐺 Σg 𝑓) ∈ 𝑇)
33	32	fmpttd 7114	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)} ↦ (𝐺 Σg 𝑓)):{ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)}⟶𝑇)
34	33	frnd 6718	. 2 ⊢ (𝜑 → ran (𝑓 ∈ {ℎ ∈ X𝑖 ∈ 𝐼 (𝑆‘𝑖) ∣ ℎ finSupp (0g‘𝐺)} ↦ (𝐺 Σg 𝑓)) ⊆ 𝑇)
35	6, 34	eqsstrd 3972	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 DProd 𝑆) ⊆ 𝑇)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  ∀wral 3081  {crab 3418  Vcvv 3457   ⊆ wss 3906   class class class wbr 5111   ↦ cmpt 5194  dom cdm 5663  ran crn 5664   Fn wfn 6535  ⟶wf 6536  ‘cfv 6540  (class class class)co 7416  Xcixp 8897   finSupp cfsupp 9324  Basecbs 17287  0_gc0g 17510   Σ_g cgsu 17511  Mndcmnd 18814  SubMndcsubmnd 18864  Grpcgrp 19024  SubGrpcsubg 19210  Cntzccntz 19409   DProd cdprd 20089

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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7738  ax-cnex 11167  ax-resscn 11168  ax-1cn 11169  ax-icn 11170  ax-addcl 11171  ax-addrcl 11172  ax-mulcl 11173  ax-mulrcl 11174  ax-mulcom 11175  ax-addass 11176  ax-mulass 11177  ax-distr 11178  ax-i2m1 11179  ax-1ne0 11180  ax-1rid 11181  ax-rnegex 11182  ax-rrecex 11183  ax-cnre 11184  ax-pre-lttri 11185  ax-pre-lttrn 11186  ax-pre-ltadd 11187  ax-pre-mulgt0 11188

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 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-om 7865  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-supp 8159  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-er 8696  df-ixp 8898  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9325  df-oi 9475  df-card 9937  df-pnf 11256  df-mnf 11257  df-xr 11258  df-ltxr 11259  df-le 11260  df-sub 11454  df-neg 11455  df-nn 12245  df-2 12314  df-n0 12516  df-z 12603  df-uz 12875  df-fz 13548  df-fzo 13696  df-seq 14052  df-hash 14381  df-sets 17242  df-slot 17260  df-ndx 17272  df-base 17288  df-ress 17309  df-plusg 17341  df-0g 17512  df-gsum 17513  df-mgm 18716  df-sgrp 18799  df-mnd 18815  df-submnd 18866  df-grp 19027  df-minusg 19028  df-subg 19213  df-cntz 19411  df-dprd 20091

This theorem is used by:  dprdspan  20123  dprdz  20126  dprdcntz2  20134  dprd2dlem1  20137  dprdsplit  20144  ablfac1eu  20169