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Theorem pgpfac1lem2 20321
Description: Lemma for pgpfac1 20326. (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 4055 . 2 (𝜑 → ¬ 𝐶 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊))
31eldifad 4054 . . . . . . 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 19837 . . . . . . . . . . . 12 (𝑃 pGrp 𝐺 → 𝑃 ∈ ℙ)
86, 7syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
9 prmz 16879 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
108, 9syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℤ)
11 pgpfac1.mg . . . . . . . . . . 11 · = (.g‘𝐺)
1211subgmulgcl 19379 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝑈)
135, 10, 3, 12syl3anc 1399 . . . . . . . . 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 4053 . . . . . . 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 20320 . . . . . . 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 2867 . . . . 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 2763 . . . . . 6 (-g‘𝐺) = (-g‘𝐺)
37 ablgrp 20029 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
3824, 37syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝐺 ∈ Grp)
3919subgacs 19400 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))
4038, 39syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))
4140acsmred 17859 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘𝐵))
4219subgss 19366 . . . . . . . . . . 11 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑈 ⊆ 𝐵)
435, 42syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑈 ⊆ 𝐵)
4443, 27sseldd 3914 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
4517mrcsncl 17815 . . . . . . . . 9 (((SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘𝐵) ∧ 𝐴 ∈ 𝐵) → (𝐾‘{𝐴}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4641, 44, 45syl2anc 596 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐾‘{𝐴}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4718, 46eqeltrid 2868 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
4823lsmsubg2 20103 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑊 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑆 ⊕ 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4924, 47, 28, 48syl3anc 1399 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑆 ⊕ 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺))
5043, 13sseldd 3914 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵)
5117mrcsncl 17815 . . . . . . 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 19895 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 ∈ ((𝑆 ⊕ 𝑊) ⊕ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡)))
54 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
5519, 11, 54, 17cycsubg2 19454 . . . . . . . . 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 3324 . . . . . . 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 7476 . . . . . . . . 9 (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ V
5958rgenw 3084 . . . . . . . 8 ∀𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ V
60 oveq2 7451 . . . . . . . . . 10 (𝑡 = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) → (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
6160eqeq2d 2774 . . . . . . . . 9 (𝑡 = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) → (𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)𝑡) ↔ 𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6254, 61rexrnmptw 7119 . . . . . . . 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 3190 . . . . 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 3295 . . . . . 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 3923 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑆 ⊕ 𝑊) ⊆ 𝐵)
6968adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑆 ⊕ 𝑊) ⊆ 𝐵)
7069sselda 3913 . . . . . . . . . . . 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 19330 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵) → (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ 𝐵)
7467, 71, 72, 73syl3anc 1399 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ 𝐵)
7543, 3sseldd 3914 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
7675ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝐶 ∈ 𝐵)
77 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . 13 (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
7819, 77, 36grpsubadd 19267 . . . . . . . . . . . 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 1400 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶 ↔ (𝐶(+g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝑠))
80 1zzd 12754 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 1 ∈ ℤ)
8110ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → 𝑃 ∈ ℤ)
8271, 81zmulcld 12836 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
8319, 11, 77mulgdir 19345 . . . . . . . . . . . . . 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 1400 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = ((1 · 𝐶)(+g‘𝐺)((𝑘 · 𝑃) · 𝐶)))
8519, 11mulg1 19320 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐶 ∈ 𝐵 → (1 · 𝐶) = 𝐶)
8676, 85syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → (1 · 𝐶) = 𝐶)
8719, 11mulgass 19350 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ 𝐵)) → ((𝑘 · 𝑃) · 𝐶) = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
8867, 71, 81, 76, 87syl13anc 1400 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((𝑘 · 𝑃) · 𝐶) = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
8986, 88oveq12d 7461 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((1 · 𝐶)(+g‘𝐺)((𝑘 · 𝑃) · 𝐶)) = (𝐶(+g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
9084, 89eqtrd 2798 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = (𝐶(+g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
9190eqeq1d 2765 . . . . . . . . . . 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 2770 . . . . . . . . . 10 (𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶)
94 eqcom 2770 . . . . . . . . . 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 3188 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g‘𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 ⊕ 𝑊)𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)))
97 risset 3241 . . . . . . . 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 3188 . . . . . 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 12753 . . . . . . 7 1 ∈ ℤ
106 id 23 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈ ℤ)
107 zmulcl 12772 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
108106, 10, 107syl2anr 609 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
109 zaddcl 12763 . . . . . . 7 ((1 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ) → (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ)
110105, 108, 109sylancr 599 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ)
11119, 20odcl 19780 . . . . . . . . 9 (𝐶 ∈ 𝐵 → (𝑂‘𝐶) ∈ ℕ0)
112104, 111syl 18 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂‘𝐶) ∈ ℕ0)
113112nn0zd 12745 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂‘𝐶) ∈ ℤ)
114 hashcl 14527 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ Fin → (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
11525, 114syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
116115nn0zd 12745 . . . . . . . 8 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℤ)
117116adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (♯‘𝐵) ∈ ℤ)
118110, 117gcdcomd 16715 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (♯‘𝐵)) = ((♯‘𝐵) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
11919pgphash 19851 . . . . . . . . . . 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 7458 . . . . . . . 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 12754 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → 1 ∈ ℤ)
126 gcdaddm 16726 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
127123, 124, 125, 126syl3anc 1399 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
128 gcd1 16730 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℤ → (𝑃 gcd 1) = 1)
129124, 128syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = 1)
130127, 129eqtr3d 2800 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1)
13119grpbn0 19206 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
13238, 131syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
133 hashnncl 14537 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
13425, 133syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
135132, 134mpbird 260 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
1368, 135pccld 17057 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
137136adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 pCnt (♯‘𝐵)) ∈ ℕ0)
138 rpexp1i 16928 . . . . . . . . . 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 1399 . . . . . . . . 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 2802 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (♯‘𝐵)) = 1)
14219, 20oddvds2 19810 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐶 ∈ 𝐵) → (𝑂‘𝐶) ∥ (♯‘𝐵))
14338, 25, 75, 142syl3anc 1399 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑂‘𝐶) ∥ (♯‘𝐵))
144143adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂‘𝐶) ∥ (♯‘𝐵))
145 rpdvds 16864 . . . . . . 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 1406 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (𝑂‘𝐶)) = 1)
14719, 20, 11odbezout 19802 . . . . . 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 1401 . . . . 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 19379 . . . . . . . . 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 2852 . . . . . . . 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 3167 . . . . 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 3167 . . 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 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ⊊ wpss 4016   ∖ cdif 4048   ∩ cin 4092  ∅c0 4281  {csn 4588   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  ran crn 5656  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  Fincfn 9001  1c1 11228   + caddc 11230   · cmul 11232  ℕcn 12362  ℕ0cn0 12633  ℤcz 12720  ↑cexp 14231  ♯chash 14501   ∥ cdvds 16451   gcd cgcd 16693  ℙcprime 16875   pCnt cpc 17043  Basecbs 17416  +gcplusg 17457  0gc0g 17639  Moorecmre 17781  mrClscmrc 17782  ACScacs 17784  Grpcgrp 19173  -gcsg 19175  .gcmg 19306  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-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-pgp 19774  df-lsm 19880  df-cmn 20026  df-abl 20027
This theorem is used by:  pgpfac1lem4  20324
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