MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  sylow3lem6 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sylow3lem6 19873
Description: Lemma for sylow3 19874, second part. Using the lemma sylow2a 19860, show that the number of sylow subgroups is equivalent mod 𝑃 to the number of fixed points under the group action. But 𝐾 is the unique element of the set of Sylow subgroups that is fixed under the group action, so there is exactly one fixed point and so ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = 1. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
sylow3.x 𝑋 = (Base‘𝐺)
sylow3.g (𝜑 → 𝐺 ∈ Grp)
sylow3.xf (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
sylow3.p (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
sylow3lem5.a + = (+g‘𝐺)
sylow3lem5.d − = (-g‘𝐺)
sylow3lem5.k (𝜑 → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
sylow3lem5.m ⊕ = (𝑥 ∈ 𝐾, 𝑦 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ↦ ran (𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥)))
sylow3lem6.n 𝑁 = {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑦 ∈ 𝑋 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑠 ↔ (𝑦 + 𝑥) ∈ 𝑠)}
Assertion
Ref Expression
sylow3lem6 (𝜑 → ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = 1)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧, −   𝑥,𝑠,𝑦,𝑧, ⊕   𝐾,𝑠,𝑥,𝑦,𝑧   𝑧,𝑁   𝑥,𝑋,𝑦,𝑧   𝐺,𝑠,𝑥,𝑦,𝑧   𝜑,𝑠,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥, + ,𝑦,𝑧   𝑃,𝑠,𝑥,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   + (𝑠)   − (𝑠)   𝑁(𝑥, 𝑦, 𝑠)   𝑋(𝑠)

Proof of Theorem sylow3lem6
Dummy variables 𝑤 𝑔 ℎ are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2763 . . . . 5 (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)) = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))
2 sylow3.x . . . . . 6 𝑋 = (Base‘𝐺)
3 sylow3.g . . . . . 6 (𝜑 → 𝐺 ∈ Grp)
4 sylow3.xf . . . . . 6 (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
5 sylow3.p . . . . . 6 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
6 sylow3lem5.a . . . . . 6 + = (+g‘𝐺)
7 sylow3lem5.d . . . . . 6 − = (-g‘𝐺)
8 sylow3lem5.k . . . . . 6 (𝜑 → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
9 sylow3lem5.m . . . . . 6 ⊕ = (𝑥 ∈ 𝐾, 𝑦 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ↦ ran (𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥)))
102, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9sylow3lem5 19872 . . . . 5 (𝜑 → ⊕ ∈ ((𝐺 ↾s 𝐾) GrpAct (𝑃 pSyl 𝐺)))
11 eqid 2763 . . . . . . 7 (𝐺 ↾s 𝐾) = (𝐺 ↾s 𝐾)
1211slwpgp 19854 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑃 pGrp (𝐺 ↾s 𝐾))
138, 12syl 18 . . . . 5 (𝜑 → 𝑃 pGrp (𝐺 ↾s 𝐾))
14 slwsubg 19851 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺))
158, 14syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺))
1611subgbas 19366 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐾 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))
1715, 16syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐾 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))
182subgss 19363 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐾 ⊆ 𝑋)
1915, 18syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐾 ⊆ 𝑋)
204, 19ssfid 9285 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐾 ∈ Fin)
2117, 20eqeltrrd 2865 . . . . 5 (𝜑 → (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)) ∈ Fin)
22 pwfi 9335 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝑋 ∈ Fin)
234, 22sylib 221 . . . . . 6 (𝜑 → 𝒫 𝑋 ∈ Fin)
24 slwsubg 19851 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺))
252subgss 19363 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑥 ⊆ 𝑋)
2624, 25syl 18 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑥 ⊆ 𝑋)
2724, 26elpwd 4566 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋)
2827ssriv 3917 . . . . . 6 (𝑃 pSyl 𝐺) ⊆ 𝒫 𝑋
29 ssfi 9213 . . . . . 6 ((𝒫 𝑋 ∈ Fin ∧ (𝑃 pSyl 𝐺) ⊆ 𝒫 𝑋) → (𝑃 pSyl 𝐺) ∈ Fin)
3023, 28, 29sylancl 598 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 pSyl 𝐺) ∈ Fin)
31 eqid 2763 . . . . 5 {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠} = {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠}
32 eqid 2763 . . . . 5 {⟨𝑧, 𝑤⟩ ∣ ({𝑧, 𝑤} ⊆ (𝑃 pSyl 𝐺) ∧ ∃ℎ ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(ℎ ⊕ 𝑧) = 𝑤)} = {⟨𝑧, 𝑤⟩ ∣ ({𝑧, 𝑤} ⊆ (𝑃 pSyl 𝐺) ∧ ∃ℎ ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(ℎ ⊕ 𝑧) = 𝑤)}
331, 10, 13, 21, 30, 31, 32sylow2a 19860 . . . 4 (𝜑 → 𝑃 ∥ ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − (♯‘{𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠})))
34 eqcom 2770 . . . . . . . . . . . . . 14 (ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) = 𝑠 ↔ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
3519adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → 𝐾 ⊆ 𝑋)
3635sselda 3913 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → 𝑔 ∈ 𝑋)
3736biantrurd 542 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) ↔ (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))))
3834, 37bitrid 286 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) = 𝑠 ↔ (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))))
39 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → 𝑔 ∈ 𝐾)
40 simplr 781 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
41 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → 𝑦 = 𝑠)
42 simpl 488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → 𝑥 = 𝑔)
4342oveq1d 7455 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → (𝑥 + 𝑧) = (𝑔 + 𝑧))
4443, 42oveq12d 7458 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥) = ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔))
4541, 44mpteq12dv 5195 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → (𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥)) = (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
4645rneqd 5926 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 = 𝑔 ∧ 𝑦 = 𝑠) → ran (𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ((𝑥 + 𝑧) − 𝑥)) = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
47 vex 3458 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑠 ∈ V
4847mptex 7249 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) ∈ V
4948rnex 7943 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) ∈ V
5046, 9, 49ovmpoa 7596 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑔 ∈ 𝐾 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (𝑔 ⊕ 𝑠) = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
5139, 40, 50syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑔 ⊕ 𝑠) = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))
5251eqeq1d 2765 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → ((𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) = 𝑠))
53 slwsubg 19851 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
5453ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
55 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)) = (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔))
56 sylow3lem6.n . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑁 = {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑦 ∈ 𝑋 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑠 ↔ (𝑦 + 𝑥) ∈ 𝑠)}
572, 6, 7, 55, 56conjnmzb 19493 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝑔 ∈ 𝑁 ↔ (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))))
5854, 57syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → (𝑔 ∈ 𝑁 ↔ (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧) − 𝑔)))))
5938, 52, 583bitr4d 314 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑔 ∈ 𝐾) → ((𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ 𝑔 ∈ 𝑁))
6059ralbidva 3187 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (∀𝑔 ∈ 𝐾 (𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ ∀𝑔 ∈ 𝐾 𝑔 ∈ 𝑁))
61 dfss3 3902 . . . . . . . . . . 11 (𝐾 ⊆ 𝑁 ↔ ∀𝑔 ∈ 𝐾 𝑔 ∈ 𝑁)
6260, 61bitr4di 292 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (∀𝑔 ∈ 𝐾 (𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ 𝐾 ⊆ 𝑁))
6317adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → 𝐾 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾)))
6463raleqdv 3323 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (∀𝑔 ∈ 𝐾 (𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠))
65 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . 13 (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁)) = (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))
663ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐺 ∈ Grp)
6756, 2, 6nmzsubg 19401 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐺 ∈ Grp → 𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺))
6866, 67syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺))
69 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐺 ↾s 𝑁) = (𝐺 ↾s 𝑁)
7069subgbas 19366 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑁 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
7168, 70syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑁 = (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
724ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑋 ∈ Fin)
732subgss 19363 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑁 ⊆ 𝑋)
7468, 73syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑁 ⊆ 𝑋)
7572, 74ssfid 9285 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑁 ∈ Fin)
7671, 75eqeltrrd 2865 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁)) ∈ Fin)
778ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
78 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐾 ⊆ 𝑁)
7969subgslw 19857 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl (𝐺 ↾s 𝑁)))
8068, 77, 78, 79syl3anc 1399 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝐾 ∈ (𝑃 pSyl (𝐺 ↾s 𝑁)))
81 simplr 781 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺))
8253ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
8356, 2, 6ssnmz 19402 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑠 ⊆ 𝑁)
8482, 83syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ⊆ 𝑁)
8569subgslw 19857 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∧ 𝑠 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl (𝐺 ↾s 𝑁)))
8668, 81, 84, 85syl3anc 1399 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl (𝐺 ↾s 𝑁)))
872fvexi 6919 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑋 ∈ V
8856, 87rabex2 5306 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑁 ∈ V
8969, 6ressplusg 17488 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑁 ∈ V → + = (+g‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
9088, 89ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 + = (+g‘(𝐺 ↾s 𝑁))
91 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . 13 (-g‘(𝐺 ↾s 𝑁)) = (-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))
9265, 76, 80, 86, 90, 91sylow2 19867 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → ∃𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝐾 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)))
9356, 2, 6, 69nmznsg 19404 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑠 ∈ (NrmSGrp‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
9482, 93syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 ∈ (NrmSGrp‘(𝐺 ↾s 𝑁)))
95 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)) = (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔))
9665, 90, 91, 95conjnsg 19494 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑠 ∈ (NrmSGrp‘(𝐺 ↾s 𝑁)) ∧ 𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))) → 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)))
9794, 96sylan 592 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) ∧ 𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))) → 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)))
98 eqeq2 2775 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)) → (𝑠 = 𝐾 ↔ 𝑠 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔))))
9997, 98syl5ibrcom 250 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) ∧ 𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))) → (𝐾 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)) → 𝑠 = 𝐾))
10099rexlimdva 3167 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → (∃𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝐾 = ran (𝑧 ∈ 𝑠 ↦ ((𝑔 + 𝑧)(-g‘(𝐺 ↾s 𝑁))𝑔)) → 𝑠 = 𝐾))
10192, 100mpd 16 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝐾 ⊆ 𝑁) → 𝑠 = 𝐾)
102 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝑠 = 𝐾)
10315ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝐾 ∈ (SubGrp‘𝐺))
104102, 103eqeltrd 2864 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
105104, 83syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝑠 ⊆ 𝑁)
106102, 105eqsstrrd 3948 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) ∧ 𝑠 = 𝐾) → 𝐾 ⊆ 𝑁)
107101, 106impbida 813 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (𝐾 ⊆ 𝑁 ↔ 𝑠 = 𝐾))
10862, 64, 1073bitr3d 312 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺)) → (∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠 ↔ 𝑠 = 𝐾))
109108rabbidva 3422 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠} = {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ 𝑠 = 𝐾})
110 rabsn 4682 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ 𝑠 = 𝐾} = {𝐾})
1118, 110syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ 𝑠 = 𝐾} = {𝐾})
112109, 111eqtrd 2798 . . . . . . 7 (𝜑 → {𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠} = {𝐾})
113112fveq2d 6909 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘{𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠}) = (♯‘{𝐾}))
114 hashsng 14537 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) → (♯‘{𝐾}) = 1)
1158, 114syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘{𝐾}) = 1)
116113, 115eqtrd 2798 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘{𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠}) = 1)
117116oveq2d 7456 . . . 4 (𝜑 → ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − (♯‘{𝑠 ∈ (𝑃 pSyl 𝐺) ∣ ∀𝑔 ∈ (Base‘(𝐺 ↾s 𝐾))(𝑔 ⊕ 𝑠) = 𝑠})) = ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − 1))
11833, 117breqtrd 5134 . . 3 (𝜑 → 𝑃 ∥ ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − 1))
119 prmnn 16875 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
1205, 119syl 18 . . . 4 (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
121 hashcl 14524 . . . . . 6 ((𝑃 pSyl 𝐺) ∈ Fin → (♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) ∈ ℕ0)
12230, 121syl 18 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) ∈ ℕ0)
123122nn0zd 12742 . . . 4 (𝜑 → (♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) ∈ ℤ)
124 1zzd 12751 . . . 4 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
125 moddvds 16459 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − 1)))
126120, 123, 124, 125syl3anc 1399 . . 3 (𝜑 → (((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) − 1)))
127118, 126mpbird 260 . 2 (𝜑 → ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃))
128 prmuz2 16897 . . 3 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
129 eluz2b2 13072 . . . 4 (𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ↔ (𝑃 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑃))
130 nnre 12366 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ)
131 1mod 14067 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃) → (1 mod 𝑃) = 1)
132130, 131sylan 592 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑃) → (1 mod 𝑃) = 1)
133129, 132sylbi 220 . . 3 (𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) → (1 mod 𝑃) = 1)
1345, 128, 1333syl 19 . 2 (𝜑 → (1 mod 𝑃) = 1)
135127, 134eqtrd 2798 1 (𝜑 → ((♯‘(𝑃 pSyl 𝐺)) mod 𝑃) = 1)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  {crab 3416  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900  𝒫 cpw 4560  {csn 4588  {cpr 4590   class class class wbr 5106  {copab 5170   ↦ cmpt 5189  ran crn 5656  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440   ∈ cmpo 7442  Fincfn 8998  ℝcr 11223  1c1 11225   < clt 11367   − cmin 11565  ℕcn 12359  2c2 12421  ℕ0cn0 12630  ℤcz 12717  ℤ≥cuz 12989   mod cmo 14033  ♯chash 14498   ∥ cdvds 16448  ℙcprime 16872  Basecbs 17413   ↾s cress 17434  +gcplusg 17454  Grpcgrp 19170  -gcsg 19172  SubGrpcsubg 19356  NrmSGrpcnsg 19357   pGrp cpgp 19767   pSyl cslw 19768
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 7772  ax-inf2 9666  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302
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-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 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-isom 6564  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-2o 8502  df-oadd 8505  df-omul 8506  df-er 8742  df-ec 8744  df-qs 8748  df-map 8874  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-sup 9458  df-inf 9459  df-oi 9528  df-dju 10006  df-card 10044  df-acn 10047  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-n0 12631  df-xnn0 12704  df-z 12718  df-uz 12990  df-q 13100  df-rp 13145  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-fl 13956  df-mod 14034  df-seq 14169  df-exp 14229  df-fac 14442  df-bc 14471  df-hash 14499  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-clim 15681  df-sum 15880  df-dvds 16449  df-gcd 16691  df-prm 16873  df-pc 17041  df-sets 17368  df-slot 17386  df-ndx 17398  df-base 17414  df-ress 17435  df-plusg 17467  df-0g 17638  df-mgm 18842  df-sgrp 18934  df-mnd 18950  df-submnd 19005  df-grp 19173  df-minusg 19174  df-sbg 19175  df-mulg 19304  df-subg 19359  df-nsg 19360  df-eqg 19361  df-ghm 19454  df-ga 19531  df-od 19769  df-pgp 19771  df-slw 19772
This theorem is used by:  sylow3  19874
  Copyright terms: Public domain W3C validator