MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  orbsta2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem orbsta2 19172
Description: Relation between the size of the orbit and the size of the stabilizer of a point in a finite group action. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
orbsta2.x ๐‘‹ = (Baseโ€˜๐บ)
orbsta2.h ๐ป = {๐‘ข โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ (๐‘ข โŠ• ๐ด) = ๐ด}
orbsta2.r โˆผ = (๐บ ~QG ๐ป)
orbsta2.o ๐‘‚ = {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ({๐‘ฅ, ๐‘ฆ} โŠ† ๐‘Œ โˆง โˆƒ๐‘” โˆˆ ๐‘‹ (๐‘” โŠ• ๐‘ฅ) = ๐‘ฆ)}
Assertion
Ref Expression
orbsta2 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘‹) = ((โ™ฏโ€˜[๐ด]๐‘‚) ยท (โ™ฏโ€˜๐ป)))
Distinct variable groups:   ๐‘ข,๐‘”,๐‘ฅ,๐‘ฆ, โŠ•   ๐ด,๐‘”,๐‘ข,๐‘ฅ,๐‘ฆ   ๐‘”,๐บ,๐‘ข,๐‘ฅ,๐‘ฆ   ๐‘”,๐‘Œ,๐‘ฅ,๐‘ฆ   โˆผ ,๐‘”,๐‘ฅ,๐‘ฆ   ๐‘ฅ,๐ป,๐‘ฆ   ๐‘”,๐‘‹,๐‘ข,๐‘ฅ,๐‘ฆ
Allowed substitution hints:   โˆผ (๐‘ข)   ๐ป(๐‘ข,๐‘”)   ๐‘‚(๐‘ฅ,๐‘ฆ,๐‘ข,๐‘”)   ๐‘Œ(๐‘ข)

Proof of Theorem orbsta2
Dummy variable ๐‘˜ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 orbsta2.x . . 3 ๐‘‹ = (Baseโ€˜๐บ)
2 orbsta2.r . . 3 โˆผ = (๐บ ~QG ๐ป)
3 orbsta2.h . . . . 5 ๐ป = {๐‘ข โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ (๐‘ข โŠ• ๐ด) = ๐ด}
41, 3gastacl 19167 . . . 4 (( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โ†’ ๐ป โˆˆ (SubGrpโ€˜๐บ))
54adantr 481 . . 3 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ ๐ป โˆˆ (SubGrpโ€˜๐บ))
6 simpr 485 . . 3 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ Fin)
71, 2, 5, 6lagsubg2 19065 . 2 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘‹) = ((โ™ฏโ€˜(๐‘‹ / โˆผ )) ยท (โ™ฏโ€˜๐ป)))
8 pwfi 9174 . . . . . 6 (๐‘‹ โˆˆ Fin โ†” ๐’ซ ๐‘‹ โˆˆ Fin)
96, 8sylib 217 . . . . 5 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ ๐’ซ ๐‘‹ โˆˆ Fin)
101, 2eqger 19052 . . . . . . 7 (๐ป โˆˆ (SubGrpโ€˜๐บ) โ†’ โˆผ Er ๐‘‹)
115, 10syl 17 . . . . . 6 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ โˆผ Er ๐‘‹)
1211qsss 8768 . . . . 5 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ (๐‘‹ / โˆผ ) โŠ† ๐’ซ ๐‘‹)
139, 12ssfid 9263 . . . 4 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ (๐‘‹ / โˆผ ) โˆˆ Fin)
14 eqid 2732 . . . . . 6 ran (๐‘˜ โˆˆ ๐‘‹ โ†ฆ โŸจ[๐‘˜] โˆผ , (๐‘˜ โŠ• ๐ด)โŸฉ) = ran (๐‘˜ โˆˆ ๐‘‹ โ†ฆ โŸจ[๐‘˜] โˆผ , (๐‘˜ โŠ• ๐ด)โŸฉ)
15 orbsta2.o . . . . . 6 ๐‘‚ = {โŸจ๐‘ฅ, ๐‘ฆโŸฉ โˆฃ ({๐‘ฅ, ๐‘ฆ} โŠ† ๐‘Œ โˆง โˆƒ๐‘” โˆˆ ๐‘‹ (๐‘” โŠ• ๐‘ฅ) = ๐‘ฆ)}
161, 3, 2, 14, 15orbsta 19171 . . . . 5 (( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โ†’ ran (๐‘˜ โˆˆ ๐‘‹ โ†ฆ โŸจ[๐‘˜] โˆผ , (๐‘˜ โŠ• ๐ด)โŸฉ):(๐‘‹ / โˆผ )โ€“1-1-ontoโ†’[๐ด]๐‘‚)
1716adantr 481 . . . 4 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ ran (๐‘˜ โˆˆ ๐‘‹ โ†ฆ โŸจ[๐‘˜] โˆผ , (๐‘˜ โŠ• ๐ด)โŸฉ):(๐‘‹ / โˆผ )โ€“1-1-ontoโ†’[๐ด]๐‘‚)
1813, 17hasheqf1od 14309 . . 3 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ (โ™ฏโ€˜(๐‘‹ / โˆผ )) = (โ™ฏโ€˜[๐ด]๐‘‚))
1918oveq1d 7420 . 2 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ ((โ™ฏโ€˜(๐‘‹ / โˆผ )) ยท (โ™ฏโ€˜๐ป)) = ((โ™ฏโ€˜[๐ด]๐‘‚) ยท (โ™ฏโ€˜๐ป)))
207, 19eqtrd 2772 1 ((( โŠ• โˆˆ (๐บ GrpAct ๐‘Œ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘Œ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin) โ†’ (โ™ฏโ€˜๐‘‹) = ((โ™ฏโ€˜[๐ด]๐‘‚) ยท (โ™ฏโ€˜๐ป)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  โˆƒwrex 3070  {crab 3432   โŠ† wss 3947  ๐’ซ cpw 4601  {cpr 4629  โŸจcop 4633  {copab 5209   โ†ฆ cmpt 5230  ran crn 5676  โ€“1-1-ontoโ†’wf1o 6539  โ€˜cfv 6540  (class class class)co 7405   Er wer 8696  [cec 8697   / cqs 8698  Fincfn 8935   ยท cmul 11111  โ™ฏchash 14286  Basecbs 17140  SubGrpcsubg 18994   ~QG cqg 18996   GrpAct cga 19147
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-disj 5113  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  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 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-ec 8701  df-qs 8705  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-sup 9433  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-rp 12971  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-seq 13963  df-exp 14024  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-clim 15428  df-sum 15629  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-0g 17383  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-grp 18818  df-minusg 18819  df-subg 18997  df-eqg 18999  df-ga 19148
This theorem is referenced by:  sylow1lem5  19464  sylow2alem2  19480  sylow3lem3  19491
  Copyright terms: Public domain W3C validator