MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pgpfac1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pgpfac1 20326
Description: Factorization of a finite abelian p-group. There is a direct product decomposition of any abelian group of prime-power order where one of the factors is cyclic and generated by an element of maximal order. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
pgpfac1.k 𝐾 = (mrCls‘(SubGrp‘𝐺))
pgpfac1.s 𝑆 = (𝐾‘{𝐴})
pgpfac1.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
pgpfac1.o 𝑂 = (od‘𝐺)
pgpfac1.e 𝐸 = (gEx‘𝐺)
pgpfac1.z 0 = (0g‘𝐺)
pgpfac1.l ⊕ = (LSSum‘𝐺)
pgpfac1.p (𝜑 → 𝑃 pGrp 𝐺)
pgpfac1.g (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
pgpfac1.n (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
pgpfac1.oe (𝜑 → (𝑂‘𝐴) = 𝐸)
pgpfac1.ab (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
Assertion
Ref Expression
pgpfac1 (𝜑 → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵))
Distinct variable groups:   𝑡, 0   𝑡,𝐴   𝑡, ⊕   𝑡,𝑃   𝑡,𝐵   𝑡,𝐺   𝑡,𝑆   𝜑,𝑡   𝑡,𝐾
Allowed substitution hints:   𝐸(𝑡)   𝑂(𝑡)

Proof of Theorem pgpfac1
Dummy variables 𝑠 𝑢 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pgpfac1.g . . 3 (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
2 ablgrp 20029 . . 3 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
3 pgpfac1.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝐺)
43subgid 19367 . . 3 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺))
51, 2, 43syl 19 . 2 (𝜑 → 𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺))
6 pgpfac1.ab . 2 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
7 pgpfac1.n . . 3 (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
8 eleq1 2852 . . . . . . 7 (𝑠 = 𝑢 → (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ 𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺)))
9 eleq2 2853 . . . . . . 7 (𝑠 = 𝑢 → (𝐴 ∈ 𝑠 ↔ 𝐴 ∈ 𝑢))
108, 9anbi12d 644 . . . . . 6 (𝑠 = 𝑢 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) ↔ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢)))
11 eqeq2 2775 . . . . . . . 8 (𝑠 = 𝑢 → ((𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠 ↔ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢))
1211anbi2d 642 . . . . . . 7 (𝑠 = 𝑢 → (((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠) ↔ ((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢)))
1312rexbidv 3190 . . . . . 6 (𝑠 = 𝑢 → (∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠) ↔ ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢)))
1410, 13imbi12d 347 . . . . 5 (𝑠 = 𝑢 → (((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)) ↔ ((𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢))))
1514imbi2d 343 . . . 4 (𝑠 = 𝑢 → ((𝜑 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))) ↔ (𝜑 → ((𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢)))))
16 eleq1 2852 . . . . . . 7 (𝑠 = 𝐵 → (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ 𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺)))
17 eleq2 2853 . . . . . . 7 (𝑠 = 𝐵 → (𝐴 ∈ 𝑠 ↔ 𝐴 ∈ 𝐵))
1816, 17anbi12d 644 . . . . . 6 (𝑠 = 𝐵 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) ↔ (𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝐵)))
19 eqeq2 2775 . . . . . . . 8 (𝑠 = 𝐵 → ((𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠 ↔ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵))
2019anbi2d 642 . . . . . . 7 (𝑠 = 𝐵 → (((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠) ↔ ((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵)))
2120rexbidv 3190 . . . . . 6 (𝑠 = 𝐵 → (∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠) ↔ ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵)))
2218, 21imbi12d 347 . . . . 5 (𝑠 = 𝐵 → (((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)) ↔ ((𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝐵) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵))))
2322imbi2d 343 . . . 4 (𝑠 = 𝐵 → ((𝜑 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))) ↔ (𝜑 → ((𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝐵) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵)))))
24 bi2.04 392 . . . . . . . . . . 11 ((𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝐴 ∈ 𝑠 → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝐴 ∈ 𝑠 → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
25 impexp 456 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝐴 ∈ 𝑠 → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))))
2625imbi2i 339 . . . . . . . . . . 11 ((𝑠 ⊊ 𝑢 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))) ↔ (𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝐴 ∈ 𝑠 → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
27 impexp 456 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)) ↔ (𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝐴 ∈ 𝑠 → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))))
2827imbi2i 339 . . . . . . . . . . 11 ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝐴 ∈ 𝑠 → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
2924, 26, 283bitr4i 306 . . . . . . . . . 10 ((𝑠 ⊊ 𝑢 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))))
3029imbi2i 339 . . . . . . . . 9 ((𝜑 → (𝑠 ⊊ 𝑢 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) ↔ (𝜑 → (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
31 bi2.04 392 . . . . . . . . 9 ((𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝜑 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) ↔ (𝜑 → (𝑠 ⊊ 𝑢 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
32 bi2.04 392 . . . . . . . . 9 ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝜑 → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) ↔ (𝜑 → (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
3330, 31, 323bitr4i 306 . . . . . . . 8 ((𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝜑 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝜑 → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
3433albii 1852 . . . . . . 7 (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝜑 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) ↔ ∀𝑠(𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝜑 → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
35 df-ral 3081 . . . . . . 7 (∀𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)(𝜑 → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))) ↔ ∀𝑠(𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝜑 → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))))
36 r19.21v 3191 . . . . . . 7 (∀𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)(𝜑 → ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))) ↔ (𝜑 → ∀𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))))
3734, 35, 363bitr2i 302 . . . . . 6 (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝜑 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) ↔ (𝜑 → ∀𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))))
38 psseq1 4020 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑠 → (𝑥 ⊊ 𝑢 ↔ 𝑠 ⊊ 𝑢))
39 eleq2 2853 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑠 → (𝐴 ∈ 𝑥 ↔ 𝐴 ∈ 𝑠))
4038, 39anbi12d 644 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑠 → ((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) ↔ (𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠)))
41 ineq2 4114 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑡 → (𝑆 ∩ 𝑦) = (𝑆 ∩ 𝑡))
4241eqeq1d 2765 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑡 → ((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ↔ (𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 }))
43 oveq2 7451 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑡 → (𝑆 ⊕ 𝑦) = (𝑆 ⊕ 𝑡))
4443eqeq1d 2765 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑡 → ((𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥 ↔ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑥))
4542, 44anbi12d 644 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑡 → (((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥) ↔ ((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑥)))
4645cbvrexvw 3245 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥) ↔ ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑥))
47 eqeq2 2775 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑠 → ((𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑥 ↔ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))
4847anbi2d 642 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑠 → (((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑥) ↔ ((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))
4948rexbidv 3190 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑠 → (∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑥) ↔ ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))
5046, 49bitrid 286 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑠 → (∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥) ↔ ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))
5140, 50imbi12d 347 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑠 → (((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ↔ ((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))))
5251cbvralvw 3244 . . . . . . . 8 (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ↔ ∀𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))
53 pgpfac1.k . . . . . . . . . 10 𝐾 = (mrCls‘(SubGrp‘𝐺))
54 pgpfac1.s . . . . . . . . . 10 𝑆 = (𝐾‘{𝐴})
55 pgpfac1.o . . . . . . . . . 10 𝑂 = (od‘𝐺)
56 pgpfac1.e . . . . . . . . . 10 𝐸 = (gEx‘𝐺)
57 pgpfac1.z . . . . . . . . . 10 0 = (0g‘𝐺)
58 pgpfac1.l . . . . . . . . . 10 ⊕ = (LSSum‘𝐺)
59 pgpfac1.p . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑃 pGrp 𝐺)
6059adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → 𝑃 pGrp 𝐺)
611adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → 𝐺 ∈ Abel)
627adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → 𝐵 ∈ Fin)
63 pgpfac1.oe . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑂‘𝐴) = 𝐸)
6463adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → (𝑂‘𝐴) = 𝐸)
65 simprrl 793 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → 𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺))
66 simprrr 794 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → 𝐴 ∈ 𝑢)
67 simprl 783 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → ∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)))
6867, 52sylib 221 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → ∀𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))
6953, 54, 3, 55, 56, 57, 58, 60, 61, 62, 64, 65, 66, 68pgpfac1lem5 20325 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) ∧ (𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢))) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢))
7069exp32 426 . . . . . . . 8 (𝜑 → (∀𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) → ∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥)) → ((𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢))))
7152, 70biimtrrid 246 . . . . . . 7 (𝜑 → (∀𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)) → ((𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢))))
7271a2i 15 . . . . . 6 ((𝜑 → ∀𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠))) → (𝜑 → ((𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢))))
7337, 72sylbi 220 . . . . 5 (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝜑 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) → (𝜑 → ((𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢))))
7473a1i 11 . . . 4 (𝑢 ∈ Fin → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑢 → (𝜑 → ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑠) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑠)))) → (𝜑 → ((𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑢) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑢)))))
7515, 23, 74findcard3 9302 . . 3 (𝐵 ∈ Fin → (𝜑 → ((𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝐵) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵))))
767, 75mpcom 39 . 2 (𝜑 → ((𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝐵) → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵)))
775, 6, 76mp2and 712 1 (𝜑 → ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝐵))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401  ∀wal 1568   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  ∃wrex 3090   ⊊ wpss 4016   ∩ cin 4092  {csn 4588   class class class wbr 5106  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  Fincfn 9001  Basecbs 17416  0gc0g 17639  mrClscmrc 17782  Grpcgrp 19173  SubGrpcsubg 19359  odcod 19768  gExcgex 19769   pGrp cpgp 19770  LSSumclsm 19878  Abelcabl 20025
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-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-inf2 9669  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-pre-sup 11305
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-iin 4957  df-disj 5074  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-isom 6567  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-rpss 7763  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-2o 8505  df-oadd 8508  df-omul 8509  df-er 8745  df-ec 8747  df-qs 8751  df-map 8877  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-sup 9461  df-inf 9462  df-oi 9531  df-dju 10009  df-card 10047  df-acn 10050  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-div 12001  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-n0 12634  df-xnn0 12707  df-z 12721  df-uz 12993  df-q 13103  df-rp 13148  df-fz 13667  df-fzo 13816  df-fl 13959  df-mod 14037  df-seq 14172  df-exp 14232  df-fac 14445  df-bc 14474  df-hash 14502  df-cj 15295  df-re 15296  df-im 15297  df-sqrt 15431  df-abs 15432  df-clim 15684  df-sum 15883  df-dvds 16452  df-gcd 16694  df-prm 16876  df-pc 17044  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-0g 17641  df-mre 17785  df-mrc 17786  df-acs 17788  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-submnd 19008  df-grp 19176  df-minusg 19177  df-sbg 19178  df-mulg 19307  df-subg 19362  df-eqg 19364  df-ga 19534  df-cntz 19561  df-od 19772  df-gex 19773  df-pgp 19774  df-lsm 19880  df-cmn 20026  df-abl 20027
This theorem is used by:  pgpfaclem3  20329
  Copyright terms: Public domain W3C validator