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

Theorem pgpfac1 20276
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 19979 . . 3 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
3 pgpfac1.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝐺)
43subgid 19318 . . 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 2849 . . . . . . 7 (𝑠 = 𝑢 → (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ 𝑢 ∈ (SubGrp‘𝐺)))
9 eleq2 2850 . . . . . . 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 2773 . . . . . . . 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 3187 . . . . . 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 2849 . . . . . . 7 (𝑠 = 𝐵 → (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ 𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺)))
17 eleq2 2850 . . . . . . 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 2773 . . . . . . . 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 3187 . . . . . 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 3078 . . . . . . 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 3188 . . . . . . 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 4038 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑠 → (𝑥 ⊊ 𝑢 ↔ 𝑠 ⊊ 𝑢))
39 eleq2 2850 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑠 → (𝐴 ∈ 𝑥 ↔ 𝐴 ∈ 𝑠))
4038, 39anbi12d 644 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑠 → ((𝑥 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑥) ↔ (𝑠 ⊊ 𝑢 ∧ 𝐴 ∈ 𝑠)))
41 ineq2 4160 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑡 → (𝑆 ∩ 𝑦) = (𝑆 ∩ 𝑡))
4241eqeq1d 2763 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑡 → ((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ↔ (𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 }))
43 oveq2 7420 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑡 → (𝑆 ⊕ 𝑦) = (𝑆 ⊕ 𝑡))
4443eqeq1d 2763 . . . . . . . . . . . . 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 3242 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑦 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑦) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑦) = 𝑥) ↔ ∃𝑡 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑆 ∩ 𝑡) = { 0 } ∧ (𝑆 ⊕ 𝑡) = 𝑥))
47 eqeq2 2773 . . . . . . . . . . . . 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 3187 . . . . . . . . . . 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 3241 . . . . . . . 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 20275 . . . . . . . . 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 9258 . . 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 2145  ∀wral 3077  ∃wrex 3087   ∩ cin 3898   ⊊ wpss 3900  {csn 4584   class class class wbr 5103  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  Fincfn 8957  Basecbs 17367  0gc0g 17590  mrClscmrc 17733  Grpcgrp 19124  SubGrpcsubg 19310  odcod 19718  gExcgex 19719   pGrp cpgp 19720  LSSumclsm 19828  Abelcabl 19975
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 7740  ax-inf2 9626  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258  ax-pre-sup 11259
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-iin 4954  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 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-rpss 7728  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-oadd 8464  df-omul 8465  df-er 8701  df-ec 8703  df-qs 8707  df-map 8833  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-sup 9418  df-inf 9419  df-oi 9488  df-dju 9963  df-card 10001  df-acn 10004  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-div 11955  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-n0 12588  df-xnn0 12661  df-z 12675  df-uz 12947  df-q 13057  df-rp 13102  df-fz 13621  df-fzo 13769  df-fl 13912  df-mod 13990  df-seq 14125  df-exp 14185  df-fac 14398  df-bc 14427  df-hash 14455  df-cj 15246  df-re 15247  df-im 15248  df-sqrt 15382  df-abs 15383  df-clim 15635  df-sum 15834  df-dvds 16403  df-gcd 16645  df-prm 16827  df-pc 16995  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-0g 17592  df-mre 17736  df-mrc 17737  df-acs 17739  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-submnd 18959  df-grp 19127  df-minusg 19128  df-sbg 19129  df-mulg 19258  df-subg 19313  df-eqg 19315  df-ga 19484  df-cntz 19511  df-od 19722  df-gex 19723  df-pgp 19724  df-lsm 19830  df-cmn 19976  df-abl 19977
This theorem is used by:  pgpfaclem3  20279
  Copyright terms: Public domain W3C validator