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Theorem ablfac1b 16561
Description: Any abelian group is the direct product of factors of prime power order (with the exact order further matching the prime factorization of the group order). (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
ablfac1.b  |-  B  =  ( Base `  G
)
ablfac1.o  |-  O  =  ( od `  G
)
ablfac1.s  |-  S  =  ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
ablfac1.g  |-  ( ph  ->  G  e.  Abel )
ablfac1.f  |-  ( ph  ->  B  e.  Fin )
ablfac1.1  |-  ( ph  ->  A  C_  Prime )
Assertion
Ref Expression
ablfac1b  |-  ( ph  ->  G dom DProd  S )
Distinct variable groups:    x, p, B    ph, p, x    A, p, x    O, p, x    G, p, x
Allowed substitution hints:    S( x, p)

Proof of Theorem ablfac1b
Dummy variables  a 
b are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2441 . 2  |-  (Cntz `  G )  =  (Cntz `  G )
2 eqid 2441 . 2  |-  ( 0g
`  G )  =  ( 0g `  G
)
3 eqid 2441 . 2  |-  (mrCls `  (SubGrp `  G ) )  =  (mrCls `  (SubGrp `  G ) )
4 ablfac1.g . . 3  |-  ( ph  ->  G  e.  Abel )
5 ablgrp 16275 . . 3  |-  ( G  e.  Abel  ->  G  e. 
Grp )
64, 5syl 16 . 2  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
7 ablfac1.1 . . 3  |-  ( ph  ->  A  C_  Prime )
8 nnex 10324 . . . . 5  |-  NN  e.  _V
9 prmnn 13762 . . . . . 6  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  NN )
109ssriv 3357 . . . . 5  |-  Prime  C_  NN
118, 10ssexi 4434 . . . 4  |-  Prime  e.  _V
1211ssex 4433 . . 3  |-  ( A 
C_  Prime  ->  A  e.  _V )
137, 12syl 16 . 2  |-  ( ph  ->  A  e.  _V )
144adantr 462 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  G  e.  Abel )
157sselda 3353 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  p  e.  Prime )
1615, 9syl 16 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  p  e.  NN )
17 ablfac1.b . . . . . . . . . . 11  |-  B  =  ( Base `  G
)
1817grpbn0 15560 . . . . . . . . . 10  |-  ( G  e.  Grp  ->  B  =/=  (/) )
196, 18syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  B  =/=  (/) )
20 ablfac1.f . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  B  e.  Fin )
21 hashnncl 12130 . . . . . . . . . 10  |-  ( B  e.  Fin  ->  (
( # `  B )  e.  NN  <->  B  =/=  (/) ) )
2220, 21syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( # `  B
)  e.  NN  <->  B  =/=  (/) ) )
2319, 22mpbird 232 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( # `  B
)  e.  NN )
2423adantr 462 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  ( # `
 B )  e.  NN )
2515, 24pccld 13913 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  (
p  pCnt  ( # `  B
) )  e.  NN0 )
2616, 25nnexpcld 12025 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN )
2726nnzd 10742 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ )
28 ablfac1.o . . . . 5  |-  O  =  ( od `  G
)
2928, 17oddvdssubg 16330 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )
3014, 27, 29syl2anc 656 . . 3  |-  ( (
ph  /\  p  e.  A )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )
31 ablfac1.s . . 3  |-  S  =  ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
3230, 31fmptd 5864 . 2  |-  ( ph  ->  S : A --> (SubGrp `  G ) )
334adantr 462 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  ->  G  e.  Abel )
3432adantr 462 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  ->  S : A --> (SubGrp `  G ) )
35 simpr1 989 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
a  e.  A )
3634, 35ffvelrnd 5841 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
( S `  a
)  e.  (SubGrp `  G ) )
37 simpr2 990 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
b  e.  A )
3834, 37ffvelrnd 5841 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
( S `  b
)  e.  (SubGrp `  G ) )
391, 33, 36, 38ablcntzd 16332 . 2  |-  ( (
ph  /\  ( a  e.  A  /\  b  e.  A  /\  a  =/=  b ) )  -> 
( S `  a
)  C_  ( (Cntz `  G ) `  ( S `  b )
) )
40 id 22 . . . . . . . . . 10  |-  ( p  =  a  ->  p  =  a )
41 oveq1 6097 . . . . . . . . . 10  |-  ( p  =  a  ->  (
p  pCnt  ( # `  B
) )  =  ( a  pCnt  ( # `  B
) ) )
4240, 41oveq12d 6108 . . . . . . . . 9  |-  ( p  =  a  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  =  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) )
4342breq2d 4301 . . . . . . . 8  |-  ( p  =  a  ->  (
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  <->  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) ) )
4443rabbidv 2962 . . . . . . 7  |-  ( p  =  a  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  =  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
45 fvex 5698 . . . . . . . . 9  |-  ( Base `  G )  e.  _V
4617, 45eqeltri 2511 . . . . . . . 8  |-  B  e. 
_V
4746rabex 4440 . . . . . . 7  |-  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  e.  _V
4844, 31, 47fvmpt3i 5775 . . . . . 6  |-  ( a  e.  A  ->  ( S `  a )  =  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
4948adantl 463 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( S `  a )  =  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
50 eqimss 3405 . . . . 5  |-  ( ( S `  a )  =  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  ->  ( S `  a )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
5149, 50syl 16 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( S `  a )  C_ 
{ x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } )
524adantr 462 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  G  e.  Abel )
53 eqid 2441 . . . . . . 7  |-  ( Base `  G )  =  (
Base `  G )
5453subgacs 15709 . . . . . 6  |-  ( G  e.  Grp  ->  (SubGrp `  G )  e.  (ACS
`  ( Base `  G
) ) )
55 acsmre 14586 . . . . . 6  |-  ( (SubGrp `  G )  e.  (ACS
`  ( Base `  G
) )  ->  (SubGrp `  G )  e.  (Moore `  ( Base `  G
) ) )
5652, 5, 54, 554syl 21 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (SubGrp `  G )  e.  (Moore `  ( Base `  G
) ) )
57 df-ima 4849 . . . . . . 7  |-  ( S
" ( A  \  { a } ) )  =  ran  ( S  |`  ( A  \  { a } ) )
587sselda 3353 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  a  e.  Prime )
5958ad2antrr 720 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  a  e.  Prime )
6023ad3antrrr 724 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( # `
 B )  e.  NN )
61 pcdvds 13926 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( a  e.  Prime  /\  ( # `
 B )  e.  NN )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )
6259, 60, 61syl2anc 656 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )
637ad3antrrr 724 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  A  C_ 
Prime )
64 eldifi 3475 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( p  e.  ( A  \  { a } )  ->  p  e.  A
)
6564ad2antlr 721 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  e.  A )
6663, 65sseldd 3354 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  e.  Prime )
67 pcdvds 13926 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( p  e.  Prime  /\  ( # `
 B )  e.  NN )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )
6866, 60, 67syl2anc 656 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )
69 eqid 2441 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  =  ( a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )
70 eqid 2441 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  =  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) )
7117, 28, 31, 4, 20, 7, 69, 70ablfac1lem 16559 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  e.  NN  /\  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) )  e.  NN )  /\  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  gcd  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) )  =  1  /\  ( # `
 B )  =  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) ) )
7271simp1d 995 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN  /\  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  NN ) )
7372simpld 456 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN )
7473ad2antrr 720 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN )
7574nnzd 10742 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ )
7666, 9syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  e.  NN )
7766, 60pccld 13913 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p  pCnt  ( # `  B
) )  e.  NN0 )
7876, 77nnexpcld 12025 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  NN )
7978nnzd 10742 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ )
8060nnzd 10742 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( # `
 B )  e.  ZZ )
81 eldifsni 3998 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( p  e.  ( A  \  { a } )  ->  p  =/=  a
)
8281ad2antlr 721 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  =/=  a )
8382necomd 2693 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  a  =/=  p )
84 prmrp 13783 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( a  e.  Prime  /\  p  e.  Prime )  ->  (
( a  gcd  p
)  =  1  <->  a  =/=  p ) )
8559, 66, 84syl2anc 656 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a  gcd  p
)  =  1  <->  a  =/=  p ) )
8683, 85mpbird 232 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a  gcd  p )  =  1 )
87 prmz 13763 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( a  e.  Prime  ->  a  e.  ZZ )
8859, 87syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  a  e.  ZZ )
89 prmz 13763 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  ZZ )
9066, 89syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  p  e.  ZZ )
9159, 60pccld 13913 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a  pCnt  ( # `  B
) )  e.  NN0 )
92 rpexp12i 13804 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( a  e.  ZZ  /\  p  e.  ZZ  /\  (
( a  pCnt  ( # `
 B ) )  e.  NN0  /\  (
p  pCnt  ( # `  B
) )  e.  NN0 ) )  ->  (
( a  gcd  p
)  =  1  -> 
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  gcd  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) )  =  1 ) )
9388, 90, 91, 77, 92syl112anc 1217 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a  gcd  p
)  =  1  -> 
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  gcd  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) )  =  1 ) )
9486, 93mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  gcd  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) )  =  1 )
95 coprmdvds2 13785 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  e.  ZZ  /\  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ  /\  ( # `  B )  e.  ZZ )  /\  ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  gcd  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) )  =  1 )  -> 
( ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  ||  ( # `
 B )  /\  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )  ->  ( (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  x.  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( # `  B
) ) )
9675, 79, 80, 94, 95syl31anc 1216 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  ||  ( # `  B )  /\  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( # `  B ) )  ->  ( (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  x.  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( # `  B
) ) )
9762, 68, 96mp2and 674 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  x.  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( # `  B
) )
9871simp3d 997 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( # `
 B )  =  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
9998ad2antrr 720 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( # `
 B )  =  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
10097, 99breqtrd 4313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  x.  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  x.  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
10172simprd 460 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  NN )
102101ad2antrr 720 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  NN )
103102nnzd 10742 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ )
10474nnne0d 10362 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) )  =/=  0 )
105 dvdscmulr 13557 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ  /\  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ  /\  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  e.  ZZ  /\  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  =/=  0 ) )  -> 
( ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  x.  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) ) 
||  ( ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) )  x.  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) )  <->  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
10679, 103, 75, 104, 105syl112anc 1217 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) )  ||  ( ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) )  x.  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) )  <->  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
107100, 106mpbid 210 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) )
10817, 28odcl 16032 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  B  ->  ( O `  x )  e.  NN0 )
109108adantl 463 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( O `  x )  e.  NN0 )
110109nn0zd 10741 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  ( O `  x )  e.  ZZ )
111 dvdstr 13562 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( O `  x
)  e.  ZZ  /\  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  e.  ZZ  /\  ( (
# `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ )  ->  ( ( ( O `  x ) 
||  ( p ^
( p  pCnt  ( # `
 B ) ) )  /\  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) )  -> 
( O `  x
)  ||  ( ( # `
 B )  / 
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) ) )
112110, 79, 103, 111syl3anc 1213 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( ( O `  x )  ||  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) )  /\  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) )  ->  ( O `  x )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) ) )
113107, 112mpan2d 669 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  { a } ) )  /\  x  e.  B )  ->  (
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) )  ->  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) ) )
114113ss2rabdv 3430 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  {
a } ) )  ->  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) } 
C_  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
11547elpw 3863 . . . . . . . . . 10  |-  ( { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) }  e.  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) }  <->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) } 
C_  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
116114, 115sylibr 212 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  A )  /\  p  e.  ( A  \  {
a } ) )  ->  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  e.  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
11731reseq1i 5102 . . . . . . . . . 10  |-  ( S  |`  ( A  \  {
a } ) )  =  ( ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) } )  |`  ( A  \  { a } ) )
118 difss 3480 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A 
\  { a } )  C_  A
119 resmpt 5153 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  \  { a } )  C_  A  ->  ( ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( p ^ (
p  pCnt  ( # `  B
) ) ) } )  |`  ( A  \  { a } ) )  =  ( p  e.  ( A  \  { a } ) 
|->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
p ^ ( p 
pCnt  ( # `  B
) ) ) } ) )
120118, 119ax-mp 5 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( p  e.  A  |->  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) } )  |`  ( A  \  {
a } ) )  =  ( p  e.  ( A  \  {
a } )  |->  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) } )
121117, 120eqtri 2461 . . . . . . . . 9  |-  ( S  |`  ( A  \  {
a } ) )  =  ( p  e.  ( A  \  {
a } )  |->  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( p ^ ( p  pCnt  (
# `  B )
) ) } )
122116, 121fmptd 5864 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( S  |`  ( A  \  { a } ) ) : ( A 
\  { a } ) --> ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
123 frn 5562 . . . . . . . 8  |-  ( ( S  |`  ( A  \  { a } ) ) : ( A 
\  { a } ) --> ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  ->  ran  ( S  |`  ( A  \  {
a } ) ) 
C_  ~P { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
124122, 123syl 16 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ran  ( S  |`  ( A 
\  { a } ) )  C_  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) } )
12557, 124syl5eqss 3397 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( S " ( A  \  { a } ) )  C_  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
126 sspwuni 4253 . . . . . 6  |-  ( ( S " ( A 
\  { a } ) )  C_  ~P { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) ) }  <->  U. ( S " ( A  \  { a } ) )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
127125, 126sylib 196 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  U. ( S " ( A  \  { a } ) )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )
128101nnzd 10742 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ )
12928, 17oddvdssubg 16330 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  (
( # `  B )  /  ( a ^
( a  pCnt  ( # `
 B ) ) ) )  e.  ZZ )  ->  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )
13052, 128, 129syl2anc 656 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )
1313mrcsscl 14554 . . . . 5  |-  ( ( (SubGrp `  G )  e.  (Moore `  ( Base `  G ) )  /\  U. ( S " ( A  \  { a } ) )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  /\  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  e.  (SubGrp `  G
) )  ->  (
(mrCls `  (SubGrp `  G
) ) `  U. ( S " ( A 
\  { a } ) ) )  C_  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( ( # `
 B )  / 
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) } )
13256, 127, 130, 131syl3anc 1213 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
(mrCls `  (SubGrp `  G
) ) `  U. ( S " ( A 
\  { a } ) ) )  C_  { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( ( # `
 B )  / 
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) } )
133 ss2in 3574 . . . 4  |-  ( ( ( S `  a
)  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  /\  ( (mrCls `  (SubGrp `  G ) ) `
 U. ( S
" ( A  \  { a } ) ) )  C_  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )  ->  ( ( S `  a )  i^i  ( (mrCls `  (SubGrp `  G ) ) `  U. ( S " ( A  \  { a } ) ) ) ) 
C_  ( { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } ) )
13451, 132, 133syl2anc 656 . . 3  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( S `  a
)  i^i  ( (mrCls `  (SubGrp `  G )
) `  U. ( S
" ( A  \  { a } ) ) ) )  C_  ( { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } ) )
135 eqid 2441 . . . . 5  |-  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  =  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }
136 eqid 2441 . . . . 5  |-  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }  =  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) }
13771simp2d 996 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) )  gcd  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) )  =  1 )
138 eqid 2441 . . . . 5  |-  ( LSSum `  G )  =  (
LSSum `  G )
13917, 28, 135, 136, 52, 73, 101, 137, 98, 2, 138ablfacrp 16557 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )  =  { ( 0g `  G ) }  /\  ( { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) }  ( LSSum `  G ) { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  ( ( # `
 B )  / 
( a ^ (
a  pCnt  ( # `  B
) ) ) ) } )  =  B ) )
140139simpld 456 . . 3  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  ( { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  (
a ^ ( a 
pCnt  ( # `  B
) ) ) }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  ( ( # `  B
)  /  ( a ^ ( a  pCnt  (
# `  B )
) ) ) } )  =  { ( 0g `  G ) } )
141134, 140sseqtrd 3389 . 2  |-  ( (
ph  /\  a  e.  A )  ->  (
( S `  a
)  i^i  ( (mrCls `  (SubGrp `  G )
) `  U. ( S
" ( A  \  { a } ) ) ) )  C_  { ( 0g `  G
) } )
1421, 2, 3, 6, 13, 32, 39, 141dmdprdd 16471 1  |-  ( ph  ->  G dom DProd  S )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 960    = wceq 1364    e. wcel 1761    =/= wne 2604   {crab 2717   _Vcvv 2970    \ cdif 3322    i^i cin 3324    C_ wss 3325   (/)c0 3634   ~Pcpw 3857   {csn 3874   U.cuni 4088   class class class wbr 4289    e. cmpt 4347   dom cdm 4836   ran crn 4837    |` cres 4838   "cima 4839   -->wf 5411   ` cfv 5415  (class class class)co 6090   Fincfn 7306   0cc0 9278   1c1 9279    x. cmul 9283    / cdiv 9989   NNcn 10318   NN0cn0 10575   ZZcz 10642   ^cexp 11861   #chash 12099    || cdivides 13531    gcd cgcd 13686   Primecprime 13759    pCnt cpc 13899   Basecbs 14170   0gc0g 14374  Moorecmre 14516  mrClscmrc 14517  ACScacs 14519   Grpcgrp 15406  SubGrpcsubg 15668  Cntzccntz 15826   odcod 16021   LSSumclsm 16126   Abelcabel 16271   DProd cdprd 16465
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1596  ax-4 1607  ax-5 1675  ax-6 1713  ax-7 1733  ax-8 1763  ax-9 1765  ax-10 1780  ax-11 1785  ax-12 1797  ax-13 1948  ax-ext 2422  ax-rep 4400  ax-sep 4410  ax-nul 4418  ax-pow 4467  ax-pr 4528  ax-un 6371  ax-inf2 7843  ax-cnex 9334  ax-resscn 9335  ax-1cn 9336  ax-icn 9337  ax-addcl 9338  ax-addrcl 9339  ax-mulcl 9340  ax-mulrcl 9341  ax-mulcom 9342  ax-addass 9343  ax-mulass 9344  ax-distr 9345  ax-i2m1 9346  ax-1ne0 9347  ax-1rid 9348  ax-rnegex 9349  ax-rrecex 9350  ax-cnre 9351  ax-pre-lttri 9352  ax-pre-lttrn 9353  ax-pre-ltadd 9354  ax-pre-mulgt0 9355  ax-pre-sup 9356
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 961  df-3an 962  df-tru 1367  df-fal 1370  df-ex 1592  df-nf 1595  df-sb 1706  df-eu 2261  df-mo 2262  df-clab 2428  df-cleq 2434  df-clel 2437  df-nfc 2566  df-ne 2606  df-nel 2607  df-ral 2718  df-rex 2719  df-reu 2720  df-rmo 2721  df-rab 2722  df-v 2972  df-sbc 3184  df-csb 3286  df-dif 3328  df-un 3330  df-in 3332  df-ss 3339  df-pss 3341  df-nul 3635  df-if 3789  df-pw 3859  df-sn 3875  df-pr 3877  df-tp 3879  df-op 3881  df-uni 4089  df-int 4126  df-iun 4170  df-iin 4171  df-disj 4260  df-br 4290  df-opab 4348  df-mpt 4349  df-tr 4383  df-eprel 4628  df-id 4632  df-po 4637  df-so 4638  df-fr 4675  df-se 4676  df-we 4677  df-ord 4718  df-on 4719  df-lim 4720  df-suc 4721  df-xp 4842  df-rel 4843  df-cnv 4844  df-co 4845  df-dm 4846  df-rn 4847  df-res 4848  df-ima 4849  df-iota 5378  df-fun 5417  df-fn 5418  df-f 5419  df-f1 5420  df-fo 5421  df-f1o 5422  df-fv 5423  df-isom 5424  df-riota 6049  df-ov 6093  df-oprab 6094  df-mpt2 6095  df-om 6476  df-1st 6576  df-2nd 6577  df-recs 6828  df-rdg 6862  df-1o 6916  df-2o 6917  df-oadd 6920  df-omul 6921  df-er 7097  df-ec 7099  df-qs 7103  df-map 7212  df-ixp 7260  df-en 7307  df-dom 7308  df-sdom 7309  df-fin 7310  df-sup 7687  df-oi 7720  df-card 8105  df-acn 8108  df-pnf 9416  df-mnf 9417  df-xr 9418  df-ltxr 9419  df-le 9420  df-sub 9593  df-neg 9594  df-div 9990  df-nn 10319  df-2 10376  df-3 10377  df-n0 10576  df-z 10643  df-uz 10858  df-q 10950  df-rp 10988  df-fz 11434  df-fzo 11545  df-fl 11638  df-mod 11705  df-seq 11803  df-exp 11862  df-hash 12100  df-cj 12584  df-re 12585  df-im 12586  df-sqr 12720  df-abs 12721  df-clim 12962  df-sum 13160  df-dvds 13532  df-gcd 13687  df-prm 13760  df-pc 13900  df-ndx 14173  df-slot 14174  df-base 14175  df-sets 14176  df-ress 14177  df-plusg 14247  df-0g 14376  df-mre 14520  df-mrc 14521  df-acs 14523  df-mnd 15411  df-submnd 15461  df-grp 15538  df-minusg 15539  df-sbg 15540  df-mulg 15541  df-subg 15671  df-eqg 15673  df-cntz 15828  df-od 16025  df-lsm 16128  df-cmn 16272  df-abl 16273  df-dprd 16467
This theorem is referenced by:  ablfac1c  16562  ablfac1eu  16564  ablfaclem2  16577  ablfaclem3  16578
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