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Theorem pgpfac1lem2 20296
Description: Lemma for pgpfac1 20301. (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.u (𝜑 → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺))
pgpfac1.au (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑈)
pgpfac1.w (𝜑 → 𝑊 ∈ (SubGrp‘𝐺))
pgpfac1.i (𝜑 → (𝑆 ∩ 𝑊) = { 0 })
pgpfac1.ss (𝜑 → (𝑆 ⊕ 𝑊) ⊆ 𝑈)
pgpfac1.2 (𝜑 → ∀𝑤 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑤 ⊊ 𝑈 ∧ 𝐴 ∈ 𝑤) → ¬ (𝑆 ⊕ 𝑊) ⊊ 𝑤))
pgpfac1.c (𝜑 → 𝐶 ∈ (𝑈 ∖ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
pgpfac1.mg · = (.g‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
pgpfac1lem2 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))
Distinct variable groups:   𝑤,𝐴   𝑤, ⊕   𝑤,𝑃   𝑤,𝐺   𝑤,𝑈   𝑤,𝐶   𝑤,𝑆   𝑤,𝑊   𝜑,𝑤   𝑤, ·   𝑤,𝐾
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑤)   𝐸(𝑤)   𝑂(𝑤)   0 (𝑤)

Proof of Theorem pgpfac1lem2
Dummy variables 𝑘 𝑠 𝑡 𝑎 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pgpfac1.c . . 3 (𝜑 → 𝐶 ∈ (𝑈 ∖ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
21eldifbd 4052 . 2 (𝜑 → ¬ 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))
31eldifad 4051 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑈)
43adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝐶 ∈ 𝑈)
5 pgpfac1.u . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺))
6 pgpfac1.p . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑃 pGrp 𝐺)
7 pgpprm 19812 . . . . . . . . . . . 12 (𝑃 pGrp 𝐺 → 𝑃 ∈ ℙ)
86, 7syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
9 prmz 16855 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
108, 9syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℤ)
11 pgpfac1.mg . . . . . . . . . . 11 · = (.g‘𝐺)
1211subgmulgcl 19355 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝑈)
135, 10, 3, 12syl3anc 1398 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝑈)
1413adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝑈)
15 simpr 490 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))
1614, 15eldifd 4050 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑈 ∖ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
17 pgpfac1.k . . . . . . . 8 𝐾 = (mrCls‘(SubGrp‘𝐺))
18 pgpfac1.s . . . . . . . 8 𝑆 = (𝐾‘{𝐴})
19 pgpfac1.b . . . . . . . 8 𝐵 = (Base‘𝐺)
20 pgpfac1.o . . . . . . . 8 𝑂 = (od‘𝐺)
21 pgpfac1.e . . . . . . . 8 𝐸 = (gEx‘𝐺)
22 pgpfac1.z . . . . . . . 8 0 = (0g‘𝐺)
23 pgpfac1.l . . . . . . . 8 ⊕ = (LSSum‘𝐺)
24 pgpfac1.g . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐺 ∈ Abel)
25 pgpfac1.n . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
26 pgpfac1.oe . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑂‘𝐴) = 𝐸)
27 pgpfac1.au . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑈)
28 pgpfac1.w . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑊 ∈ (SubGrp‘𝐺))
29 pgpfac1.i . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑆 ∩ 𝑊) = { 0 })
30 pgpfac1.ss . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑆 ⊕ 𝑊) ⊆ 𝑈)
31 pgpfac1.2 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑤 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑤 ⊊ 𝑈 ∧ 𝐴 ∈ 𝑤) → ¬ (𝑆 ⊕ 𝑊) ⊊ 𝑤))
3217, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 6, 24, 25, 26, 5, 27, 28, 29, 30, 31pgpfac1lem1 20295 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑈 ∖ (𝑆 ⊕ 𝑊))) → ((𝑆 ⊕ 𝑊) ⊕ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) = 𝑈)
3316, 32syldan 603 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((𝑆 ⊕ 𝑊) ⊕ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) = 𝑈)
344, 33eleqtrrd 2863 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝐶 ∈ ((𝑆 ⊕ 𝑊) ⊕ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})))
3534ex 418 . . . 4 (𝜑 → (¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → 𝐶 ∈ ((𝑆 ⊕ 𝑊) ⊕ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}))))
36 eqid 2760 . . . . . 6 (-g‘𝐺) = (-g‘𝐺)
37 ablgrp 20004 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
3824, 37syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝐺 ∈ Grp)
3919subgacs 19376 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))
4038, 39syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))
4140acsmred 17835 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘𝐵))
4219subgss 19342 . . . . . . . . . . 11 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑈 ⊆ 𝐵)
435, 42syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑈 ⊆ 𝐵)
4443, 27sseldd 3909 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
4517mrcsncl 17791 . . . . . . . . 9 (((SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝐵) → (𝐾‘{𝐴}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4641, 44, 45syl2anc 596 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐾‘{𝐴}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4718, 46eqeltrid 2864 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
4823lsmsubg2 20078 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑊 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑆 ⊕ 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4924, 47, 28, 48syl3anc 1398 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑆 ⊕ 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺))
5043, 13sseldd 3909 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵)
5117mrcsncl 17791 . . . . . . 7 (((SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘𝐵) ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵) → (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
5241, 50, 51syl2anc 596 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
5336, 23, 49, 52lsmelvalm 19870 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 ∈ ((𝑆 ⊕ 𝑊) ⊕ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡)))
54 eqid 2760 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
5519, 11, 54, 17cycsubg2 19430 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵) → (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}) = ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
5638, 50, 55syl2anc 596 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}) = ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
5756rexeqdv 3320 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑡 ∈ ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡)))
58 ovex 7453 . . . . . . . . 9 (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ V
5958rgenw 3080 . . . . . . . 8 ∀𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ V
60 oveq2 7428 . . . . . . . . . 10 (𝑡 = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) → (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
6160eqeq2d 2771 . . . . . . . . 9 (𝑡 = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) → (𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) ↔ 𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6254, 61rexrnmptw 7095 . . . . . . . 8 (∀𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ V → (∃𝑡 ∈ ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6359, 62mp1i 14 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑡 ∈ ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6457, 63bitrd 282 . . . . . 6 (𝜑 → (∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6564rexbidv 3186 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
66 rexcom 3291 . . . . . 6 (∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
6738ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝐺 ∈ Grp)
6830, 43sstrd 3918 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑆 ⊕ 𝑊) ⊆ 𝐵)
6968adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑆 ⊕ 𝑊) ⊆ 𝐵)
7069sselda 3908 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝑠 ∈ 𝐵)
71 simplr 781 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝑘 ∈ ℤ)
7250ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵)
7319, 11mulgcl 19306 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵) → (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ 𝐵)
7467, 71, 72, 73syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ 𝐵)
7543, 3sseldd 3909 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
7675ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝐶 ∈ 𝐵)
77 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . 13 (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
7819, 77, 36grpsubadd 19243 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑠 ∈ 𝐵 ∧ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ 𝐵 ∧ 𝐶 ∈ 𝐵)) → ((𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶 ↔ (𝐶(+g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝑠))
7967, 70, 74, 76, 78syl13anc 1399 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶 ↔ (𝐶(+g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝑠))
80 1zzd 12730 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 1 ∈ ℤ)
8110ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝑃 ∈ ℤ)
8271, 81zmulcld 12812 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
8319, 11, 77mulgdir 19321 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (1 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ 𝐵)) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = ((1 · 𝐶)(+g‘𝐺)((𝑘 · 𝑃) · 𝐶)))
8467, 80, 82, 76, 83syl13anc 1399 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = ((1 · 𝐶)(+g‘𝐺)((𝑘 · 𝑃) · 𝐶)))
8519, 11mulg1 19296 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐶 ∈ 𝐵 → (1 · 𝐶) = 𝐶)
8676, 85syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (1 · 𝐶) = 𝐶)
8719, 11mulgass 19326 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ 𝐵)) → ((𝑘 · 𝑃) · 𝐶) = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
8867, 71, 81, 76, 87syl13anc 1399 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((𝑘 · 𝑃) · 𝐶) = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
8986, 88oveq12d 7438 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((1 · 𝐶)(+g‘𝐺)((𝑘 · 𝑃) · 𝐶)) = (𝐶(+g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
9084, 89eqtrd 2795 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = (𝐶(+g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
9190eqeq1d 2762 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = 𝑠 ↔ (𝐶(+g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝑠))
9279, 91bitr4d 285 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶 ↔ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = 𝑠))
93 eqcom 2767 . . . . . . . . . 10 (𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶)
94 eqcom 2767 . . . . . . . . . 10 (𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ↔ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = 𝑠)
9592, 93, 943bitr4g 317 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ 𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)))
9695rexbidva 3184 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)))
97 risset 3237 . . . . . . . 8 (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶))
9896, 97bitr4di 292 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
9998rexbidva 3184 . . . . . 6 (𝜑 → (∃𝑘 ∈ ℤ ∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
10066, 99bitrid 286 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
10153, 65, 1003bitrd 308 . . . 4 (𝜑 → (𝐶 ∈ ((𝑆 ⊕ 𝑊) ⊕ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
10235, 101sylibd 242 . . 3 (𝜑 → (¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → ∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
10338adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → 𝐺 ∈ Grp)
10475adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → 𝐶 ∈ 𝐵)
105 1z 12729 . . . . . . 7 1 ∈ ℤ
106 id 23 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈ ℤ)
107 zmulcl 12748 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
108106, 10, 107syl2anr 609 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
109 zaddcl 12739 . . . . . . 7 ((1 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ) → (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ)
110105, 108, 109sylancr 599 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ)
11119, 20odcl 19755 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ 𝐵 → (𝑂‘𝐶) ∈ ℕ0)
112104, 111syl 18 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂‘𝐶) ∈ ℕ0)
113112nn0zd 12721 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂‘𝐶) ∈ ℤ)
114 hashcl 14503 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ Fin → (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
11525, 114syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
116115nn0zd 12721 . . . . . . . 8 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℤ)
117116adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (♯‘𝐵) ∈ ℤ)
118110, 117gcdcomd 16691 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (♯‘𝐵)) = ((♯‘𝐵) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
11919pgphash 19826 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 pGrp 𝐺 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (♯‘𝐵) = (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
1206, 25, 119syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (♯‘𝐵) = (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
121120adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (♯‘𝐵) = (𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))))
122121oveq1d 7435 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((♯‘𝐵) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
123 simpr 490 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → 𝑘 ∈ ℤ)
12410adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → 𝑃 ∈ ℤ)
125 1zzd 12730 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → 1 ∈ ℤ)
126 gcdaddm 16702 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
127123, 124, 125, 126syl3anc 1398 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
128 gcd1 16706 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℤ → (𝑃 gcd 1) = 1)
129124, 128syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = 1)
130127, 129eqtr3d 2797 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1)
13119grpbn0 19182 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
13238, 131syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
133 hashnncl 14513 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
13425, 133syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
135132, 134mpbird 260 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
1368, 135pccld 17033 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
137136adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
138 rpexp1i 16904 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ ∧ (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0) → ((𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1))
139124, 110, 137, 138syl3anc 1398 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1))
140130, 139mpd 16 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (♯‘𝐵))) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1)
141118, 122, 1403eqtrd 2799 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (♯‘𝐵)) = 1)
14219, 20oddvds2 19785 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐶 ∈ 𝐵) → (𝑂‘𝐶) ∥ (♯‘𝐵))
14338, 25, 75, 142syl3anc 1398 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑂‘𝐶) ∥ (♯‘𝐵))
144143adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂‘𝐶) ∥ (♯‘𝐵))
145 rpdvds 16840 . . . . . . 7 ((((1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ ∧ (𝑂‘𝐶) ∈ ℤ ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℤ) ∧ (((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (♯‘𝐵)) = 1 ∧ (𝑂‘𝐶) ∥ (♯‘𝐵))) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (𝑂‘𝐶)) = 1)
146110, 113, 117, 141, 144, 145syl32anc 1405 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (𝑂‘𝐶)) = 1)
14719, 20, 11odbezout 19777 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐶 ∈ 𝐵 ∧ (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ) ∧ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (𝑂‘𝐶)) = 1) → ∃𝑎 ∈ ℤ (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶)
148103, 104, 110, 146, 147syl31anc 1400 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ∃𝑎 ∈ ℤ (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶)
14949ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (𝑆 ⊕ 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺))
150 simpr 490 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → 𝑎 ∈ ℤ)
15111subgmulgcl 19355 . . . . . . . . 9 (((𝑆 ⊕ 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑎 ∈ ℤ ∧ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))
1521513expia 1139 . . . . . . . 8 (((𝑆 ⊕ 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
153149, 150, 152syl2anc 596 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
154 eleq1 2848 . . . . . . . 8 ((𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶 → ((𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) ↔ 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
155154imbi2d 343 . . . . . . 7 ((𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶 → ((((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) ↔ (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))))
156153, 155syl5ibcom 248 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → ((𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶 → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))))
157156rexlimdva 3163 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (∃𝑎 ∈ ℤ (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶 → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))))
158148, 157mpd 16 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
159158rexlimdva 3163 . . 3 (𝜑 → (∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
160102, 159syld 48 . 2 (𝜑 → (¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)))
1612, 160mt3d 149 1 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ⊊ wpss 4013   ∖ cdif 4045   ∩ cin 4089  ∅c0 4278  {csn 4584   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  ran crn 5651  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Fincfn 8976  1c1 11204   + caddc 11206   · cmul 11208  ℕcn 12338  ℕ0cn0 12609  ℤcz 12696  ↑cexp 14207  ♯chash 14477   ∥ cdvds 16427   gcd cgcd 16669  ℙcprime 16851   pCnt cpc 17019  Basecbs 17392  +gcplusg 17433  0gc0g 17615  Moorecmre 17757  mrClscmrc 17758  ACScacs 17760  Grpcgrp 19149  -gcsg 19151  .gcmg 19282  SubGrpcsubg 19335  odcod 19743  gExcgex 19744   pGrp cpgp 19745  LSSumclsm 19853  Abelcabl 20000
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9645  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-disj 5070  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  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 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-oadd 8483  df-omul 8484  df-er 8720  df-ec 8722  df-qs 8726  df-map 8852  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9507  df-dju 9985  df-card 10023  df-acn 10026  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-n0 12610  df-xnn0 12683  df-z 12697  df-uz 12969  df-q 13079  df-rp 13124  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-fl 13935  df-mod 14013  df-seq 14148  df-exp 14208  df-fac 14421  df-bc 14450  df-hash 14478  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408  df-clim 15660  df-sum 15859  df-dvds 16428  df-gcd 16670  df-prm 16852  df-pc 17020  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-0g 17617  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-grp 19152  df-minusg 19153  df-sbg 19154  df-mulg 19283  df-subg 19338  df-eqg 19340  df-ga 19509  df-cntz 19536  df-od 19747  df-pgp 19749  df-lsm 19855  df-cmn 20001  df-abl 20002
This theorem is used by:  pgpfac1lem4  20299
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