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Theorem sylow1lem2 17263
Description: Lemma for sylow1 17267. The function  .(+) is a group action on  S. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
sylow1.x  |-  X  =  ( Base `  G
)
sylow1.g  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
sylow1.f  |-  ( ph  ->  X  e.  Fin )
sylow1.p  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
sylow1.n  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
sylow1.d  |-  ( ph  ->  ( P ^ N
)  ||  ( # `  X
) )
sylow1lem.a  |-  .+  =  ( +g  `  G )
sylow1lem.s  |-  S  =  { s  e.  ~P X  |  ( # `  s
)  =  ( P ^ N ) }
sylow1lem.m  |-  .(+)  =  ( x  e.  X , 
y  e.  S  |->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) )
Assertion
Ref Expression
sylow1lem2  |-  ( ph  -> 
.(+)  e.  ( G  GrpAct  S ) )
Distinct variable groups:    x, s,
y, z    x, S, y, z    N, s, x, y, z    X, s, x, y, z    .+ , s, x, y, z    x,  .(+) , y, z    G, s, x, y, z    P, s, x, y, z    ph, x, y, z
Allowed substitution hints:    ph( s)    .(+) ( s)    S( s)

Proof of Theorem sylow1lem2
Dummy variables  a 
b  c  u  w  v are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sylow1.g . . 3  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
2 sylow1lem.s . . . 4  |-  S  =  { s  e.  ~P X  |  ( # `  s
)  =  ( P ^ N ) }
3 sylow1.x . . . . . 6  |-  X  =  ( Base `  G
)
4 fvex 5880 . . . . . 6  |-  ( Base `  G )  e.  _V
53, 4eqeltri 2527 . . . . 5  |-  X  e. 
_V
65pwex 4589 . . . 4  |-  ~P X  e.  _V
72, 6rabex2 4559 . . 3  |-  S  e. 
_V
81, 7jctir 541 . 2  |-  ( ph  ->  ( G  e.  Grp  /\  S  e.  _V )
)
91adantr 467 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  G  e.  Grp )
10 simprl 765 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  x  e.  X )
11 sylow1lem.a . . . . . . . . . . . . 13  |-  .+  =  ( +g  `  G )
12 eqid 2453 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  X  |->  ( x 
.+  z ) )  =  ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) )
133, 11, 12grplmulf1o 16740 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  x  e.  X )  ->  ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-onto-> X
)
149, 10, 13syl2anc 667 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-onto-> X
)
15 f1of1 5818 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) ) : X -1-1-onto-> X  -> 
( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-> X )
1614, 15syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-> X )
17 simprr 767 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  e.  S )
18 fveq2 5870 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( s  =  y  ->  ( # `
 s )  =  ( # `  y
) )
1918eqeq1d 2455 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( s  =  y  ->  (
( # `  s )  =  ( P ^ N )  <->  ( # `  y
)  =  ( P ^ N ) ) )
2019, 2elrab2 3200 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  e.  S  <->  ( y  e.  ~P X  /\  ( # `
 y )  =  ( P ^ N
) ) )
2117, 20sylib 200 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( y  e.  ~P X  /\  ( # `  y
)  =  ( P ^ N ) ) )
2221simpld 461 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  e.  ~P X
)
2322elpwid 3963 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  C_  X )
24 f1ssres 5791 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-> X  /\  y  C_  X
)  ->  ( (
z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) )  |`  y ) : y -1-1-> X )
2516, 23, 24syl2anc 667 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) )  |`  y ) : y
-1-1-> X )
26 resmpt 5157 . . . . . . . . . 10  |-  ( y 
C_  X  ->  (
( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) )  |`  y
)  =  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) )
27 f1eq1 5779 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) )  |`  y
)  =  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) )  ->  ( ( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) )  |`  y ) : y -1-1-> X  <->  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) : y -1-1-> X ) )
2823, 26, 273syl 18 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( ( ( z  e.  X  |->  ( x 
.+  z ) )  |`  y ) : y
-1-1-> X  <->  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y -1-1-> X ) )
2925, 28mpbid 214 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) : y
-1-1-> X )
30 f1f 5784 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y -1-1-> X  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) : y --> X )
31 frn 5740 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y --> X  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) 
C_  X )
3229, 30, 313syl 18 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  C_  X
)
335elpw2 4570 . . . . . . 7  |-  ( ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  ~P X 
<->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  C_  X )
3432, 33sylibr 216 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  ~P X )
35 f1f1orn 5830 . . . . . . . . 9  |-  ( ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y -1-1-> X  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) : y -1-1-onto-> ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) )
36 vex 3050 . . . . . . . . . 10  |-  y  e. 
_V
3736f1oen 7595 . . . . . . . . 9  |-  ( ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y -1-1-onto-> ran  (
z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  ->  y  ~~  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) )
3829, 35, 373syl 18 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  ~~  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) )
39 sylow1.f . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  X  e.  Fin )
4039adantr 467 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  X  e.  Fin )
41 ssfi 7797 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  Fin  /\  y  C_  X )  -> 
y  e.  Fin )
4240, 23, 41syl2anc 667 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  e.  Fin )
43 ssfi 7797 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  Fin  /\  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  C_  X
)  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) )  e.  Fin )
4440, 32, 43syl2anc 667 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  Fin )
45 hashen 12537 . . . . . . . . 9  |-  ( ( y  e.  Fin  /\  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  Fin )  ->  ( ( # `  y )  =  (
# `  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) )  <->  y  ~~  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) ) )
4642, 44, 45syl2anc 667 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( ( # `  y
)  =  ( # `  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) )  <-> 
y  ~~  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) ) )
4738, 46mpbird 236 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( # `  y )  =  ( # `  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) ) )
4821simprd 465 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( # `  y )  =  ( P ^ N ) )
4947, 48eqtr3d 2489 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( # `  ran  (
z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) )  =  ( P ^ N ) )
50 fveq2 5870 . . . . . . . 8  |-  ( s  =  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) )  ->  ( # `  s
)  =  ( # `  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) ) )
5150eqeq1d 2455 . . . . . . 7  |-  ( s  =  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) )  ->  ( ( # `  s )  =  ( P ^ N )  <-> 
( # `  ran  (
z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) )  =  ( P ^ N ) ) )
5251, 2elrab2 3200 . . . . . 6  |-  ( ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  S  <->  ( ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  e. 
~P X  /\  ( # `
 ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) )  =  ( P ^ N ) ) )
5334, 49, 52sylanbrc 671 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  S
)
5453ralrimivva 2811 . . . 4  |-  ( ph  ->  A. x  e.  X  A. y  e.  S  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  S
)
55 sylow1lem.m . . . . 5  |-  .(+)  =  ( x  e.  X , 
y  e.  S  |->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) )
5655fmpt2 6865 . . . 4  |-  ( A. x  e.  X  A. y  e.  S  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  S  <->  .(+)  : ( X  X.  S ) --> S )
5754, 56sylib 200 . . 3  |-  ( ph  -> 
.(+)  : ( X  X.  S ) --> S )
581adantr 467 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  G  e.  Grp )
59 eqid 2453 . . . . . . . . 9  |-  ( 0g
`  G )  =  ( 0g `  G
)
603, 59grpidcl 16706 . . . . . . . 8  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( 0g `  G )  e.  X )
6158, 60syl 17 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  ( 0g `  G )  e.  X )
62 simpr 463 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  a  e.  S )
63 simpr 463 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  y  =  a )
64 simpl 459 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  x  =  ( 0g
`  G ) )
6564oveq1d 6310 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  ( x  .+  z
)  =  ( ( 0g `  G ) 
.+  z ) )
6663, 65mpteq12dv 4484 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G
)  .+  z )
) )
6766rneqd 5065 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g
`  G )  .+  z ) ) )
68 vex 3050 . . . . . . . . . 10  |-  a  e. 
_V
6968mptex 6141 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G ) 
.+  z ) )  e.  _V
7069rnex 6732 . . . . . . . 8  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G
)  .+  z )
)  e.  _V
7167, 55, 70ovmpt2a 6432 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 0g `  G
)  e.  X  /\  a  e.  S )  ->  ( ( 0g `  G )  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G ) 
.+  z ) ) )
7261, 62, 71syl2anc 667 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
( 0g `  G
)  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g
`  G )  .+  z ) ) )
73 ssrab2 3516 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  { s  e.  ~P X  | 
( # `  s )  =  ( P ^ N ) }  C_  ~P X
742, 73eqsstri 3464 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  S  C_  ~P X
7574, 62sseldi 3432 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  a  e.  ~P X )
7675elpwid 3963 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  a  C_  X )
7776sselda 3434 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  z  e.  a )  ->  z  e.  X )
783, 11, 59grplid 16708 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  z  e.  X )  ->  ( ( 0g `  G )  .+  z
)  =  z )
7958, 78sylan 474 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  z  e.  X )  ->  (
( 0g `  G
)  .+  z )  =  z )
8077, 79syldan 473 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  z  e.  a )  ->  (
( 0g `  G
)  .+  z )  =  z )
8180mpteq2dva 4492 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G
)  .+  z )
)  =  ( z  e.  a  |->  z ) )
82 mptresid 5162 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  a  |->  z )  =  (  _I  |`  a
)
8381, 82syl6eq 2503 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G
)  .+  z )
)  =  (  _I  |`  a ) )
8483rneqd 5065 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  ran  ( z  e.  a 
|->  ( ( 0g `  G )  .+  z
) )  =  ran  (  _I  |`  a ) )
85 rnresi 5184 . . . . . . 7  |-  ran  (  _I  |`  a )  =  a
8684, 85syl6eq 2503 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  ran  ( z  e.  a 
|->  ( ( 0g `  G )  .+  z
) )  =  a )
8772, 86eqtrd 2487 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
( 0g `  G
)  .(+)  a )  =  a )
88 ovex 6323 . . . . . . . . . 10  |-  ( c 
.+  z )  e. 
_V
89 oveq2 6303 . . . . . . . . . 10  |-  ( w  =  ( c  .+  z )  ->  (
b  .+  w )  =  ( b  .+  ( c  .+  z
) ) )
9088, 89abrexco 6154 . . . . . . . . 9  |-  { u  |  E. w  e.  {
v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z
) } u  =  ( b  .+  w
) }  =  {
u  |  E. z  e.  a  u  =  ( b  .+  (
c  .+  z )
) }
91 simprr 767 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  c  e.  X )
9262adantr 467 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  a  e.  S )
93 simpr 463 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  y  =  a )
94 simpl 459 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  x  =  c )
9594oveq1d 6310 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  ( x  .+  z
)  =  ( c 
.+  z ) )
9693, 95mpteq12dv 4484 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) ) )
9796rneqd 5065 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) ) )
9868mptex 6141 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  e.  a  |->  ( c 
.+  z ) )  e.  _V
9998rnex 6732 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) )  e.  _V
10097, 55, 99ovmpt2a 6432 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( c  e.  X  /\  a  e.  S )  ->  ( c  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( c 
.+  z ) ) )
10191, 92, 100syl2anc 667 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( c  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a 
|->  ( c  .+  z
) ) )
102 eqid 2453 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  a  |->  ( c 
.+  z ) )  =  ( z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) )
103102rnmpt 5083 . . . . . . . . . . . 12  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) )  =  { v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z ) }
104101, 103syl6eq 2503 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( c  .(+)  a )  =  {
v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z
) } )
105104rexeqdv 2996 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( E. w  e.  ( c  .(+)  a ) u  =  ( b  .+  w
)  <->  E. w  e.  {
v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z
) } u  =  ( b  .+  w
) ) )
106105abbidv 2571 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  { u  |  E. w  e.  ( c  .(+)  a )
u  =  ( b 
.+  w ) }  =  { u  |  E. w  e.  {
v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z
) } u  =  ( b  .+  w
) } )
10758ad2antrr 733 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  G  e.  Grp )
108 simprl 765 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  b  e.  X )
109108adantr 467 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  b  e.  X )
11091adantr 467 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  c  e.  X )
11177adantlr 722 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  z  e.  X )
1123, 11grpass 16692 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X  /\  z  e.  X
) )  ->  (
( b  .+  c
)  .+  z )  =  ( b  .+  ( c  .+  z
) ) )
113107, 109, 110, 111, 112syl13anc 1271 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  (
( b  .+  c
)  .+  z )  =  ( b  .+  ( c  .+  z
) ) )
114113eqeq2d 2463 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  (
u  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z )  <->  u  =  ( b  .+  (
c  .+  z )
) ) )
115114rexbidva 2900 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( E. z  e.  a  u  =  ( ( b 
.+  c )  .+  z )  <->  E. z  e.  a  u  =  ( b  .+  (
c  .+  z )
) ) )
116115abbidv 2571 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  { u  |  E. z  e.  a  u  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) }  =  { u  |  E. z  e.  a  u  =  ( b 
.+  ( c  .+  z ) ) } )
11790, 106, 1163eqtr4a 2513 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  { u  |  E. w  e.  ( c  .(+)  a )
u  =  ( b 
.+  w ) }  =  { u  |  E. z  e.  a  u  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) } )
118 eqid 2453 . . . . . . . . 9  |-  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  =  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w
) )
119118rnmpt 5083 . . . . . . . 8  |-  ran  (
w  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  =  { u  |  E. w  e.  ( c  .(+)  a )
u  =  ( b 
.+  w ) }
120 eqid 2453 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) )  =  ( z  e.  a  |->  ( ( b 
.+  c )  .+  z ) )
121120rnmpt 5083 . . . . . . . 8  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c
)  .+  z )
)  =  { u  |  E. z  e.  a  u  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) }
122117, 119, 1213eqtr4g 2512 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ran  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( b 
.+  c )  .+  z ) ) )
12357ad2antrr 733 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  .(+)  : ( X  X.  S ) --> S )
124123, 91, 92fovrnd 6446 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( c  .(+)  a )  e.  S
)
125 simpr 463 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  -> 
y  =  ( c 
.(+)  a ) )
126 simpl 459 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  ->  x  =  b )
127126oveq1d 6310 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  -> 
( x  .+  z
)  =  ( b 
.+  z ) )
128125, 127mpteq12dv 4484 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  -> 
( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( z  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  z ) ) )
129 oveq2 6303 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  =  w  ->  (
b  .+  z )  =  ( b  .+  w ) )
130129cbvmptv 4498 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  z ) )  =  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w
) )
131128, 130syl6eq 2503 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  -> 
( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( w  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) ) )
132131rneqd 5065 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ran  ( w  e.  (
c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) ) )
133 ovex 6323 . . . . . . . . . . 11  |-  ( c 
.(+)  a )  e. 
_V
134133mptex 6141 . . . . . . . . . 10  |-  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  e. 
_V
135134rnex 6732 . . . . . . . . 9  |-  ran  (
w  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  e.  _V
136132, 55, 135ovmpt2a 6432 . . . . . . . 8  |-  ( ( b  e.  X  /\  ( c  .(+)  a )  e.  S )  -> 
( b  .(+)  ( c 
.(+)  a ) )  =  ran  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) ) )
137108, 124, 136syl2anc 667 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( b  .(+)  ( c  .(+)  a ) )  =  ran  (
w  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) ) )
1381ad2antrr 733 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  G  e.  Grp )
1393, 11grpcl 16691 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  b  e.  X  /\  c  e.  X )  ->  ( b  .+  c
)  e.  X )
140138, 108, 91, 139syl3anc 1269 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( b  .+  c )  e.  X
)
141 simpr 463 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  y  =  a )
142 simpl 459 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  x  =  ( b 
.+  c ) )
143142oveq1d 6310 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  ( x  .+  z
)  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) )
144141, 143mpteq12dv 4484 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c
)  .+  z )
) )
145144rneqd 5065 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( b 
.+  c )  .+  z ) ) )
14668mptex 6141 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) )  e.  _V
147146rnex 6732 . . . . . . . . 9  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c
)  .+  z )
)  e.  _V
148145, 55, 147ovmpt2a 6432 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( b  .+  c
)  e.  X  /\  a  e.  S )  ->  ( ( b  .+  c )  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) ) )
149140, 92, 148syl2anc 667 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( (
b  .+  c )  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a 
|->  ( ( b  .+  c )  .+  z
) ) )
150122, 137, 1493eqtr4rd 2498 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( (
b  .+  c )  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c  .(+)  a ) ) )
151150ralrimivva 2811 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  A. b  e.  X  A. c  e.  X  ( (
b  .+  c )  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c  .(+)  a ) ) )
15287, 151jca 535 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
( ( 0g `  G )  .(+)  a )  =  a  /\  A. b  e.  X  A. c  e.  X  (
( b  .+  c
)  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c 
.(+)  a ) ) ) )
153152ralrimiva 2804 . . 3  |-  ( ph  ->  A. a  e.  S  ( ( ( 0g
`  G )  .(+)  a )  =  a  /\  A. b  e.  X  A. c  e.  X  (
( b  .+  c
)  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c 
.(+)  a ) ) ) )
15457, 153jca 535 . 2  |-  ( ph  ->  (  .(+)  : ( X  X.  S ) --> S  /\  A. a  e.  S  ( ( ( 0g `  G ) 
.(+)  a )  =  a  /\  A. b  e.  X  A. c  e.  X  ( (
b  .+  c )  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c  .(+)  a ) ) ) ) )
1553, 11, 59isga 16957 . 2  |-  (  .(+)  e.  ( G  GrpAct  S )  <-> 
( ( G  e. 
Grp  /\  S  e.  _V )  /\  (  .(+)  : ( X  X.  S ) --> S  /\  A. a  e.  S  ( ( ( 0g `  G )  .(+)  a )  =  a  /\  A. b  e.  X  A. c  e.  X  (
( b  .+  c
)  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c 
.(+)  a ) ) ) ) ) )
1568, 154, 155sylanbrc 671 1  |-  ( ph  -> 
.(+)  e.  ( G  GrpAct  S ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 188    /\ wa 371    = wceq 1446    e. wcel 1889   {cab 2439   A.wral 2739   E.wrex 2740   {crab 2743   _Vcvv 3047    C_ wss 3406   ~Pcpw 3953   class class class wbr 4405    |-> cmpt 4464    _I cid 4747    X. cxp 4835   ran crn 4838    |` cres 4839   -->wf 5581   -1-1->wf1 5582   -1-1-onto->wf1o 5584   ` cfv 5585  (class class class)co 6295    |-> cmpt2 6297    ~~ cen 7571   Fincfn 7574   NN0cn0 10876   ^cexp 12279   #chash 12522    || cdvds 14317   Primecprime 14634   Basecbs 15133   +g cplusg 15202   0gc0g 15350   Grpcgrp 16681    GrpAct cga 16955
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1671  ax-4 1684  ax-5 1760  ax-6 1807  ax-7 1853  ax-8 1891  ax-9 1898  ax-10 1917  ax-11 1922  ax-12 1935  ax-13 2093  ax-ext 2433  ax-rep 4518  ax-sep 4528  ax-nul 4537  ax-pow 4584  ax-pr 4642  ax-un 6588  ax-cnex 9600  ax-resscn 9601  ax-1cn 9602  ax-icn 9603  ax-addcl 9604  ax-addrcl 9605  ax-mulcl 9606  ax-mulrcl 9607  ax-mulcom 9608  ax-addass 9609  ax-mulass 9610  ax-distr 9611  ax-i2m1 9612  ax-1ne0 9613  ax-1rid 9614  ax-rnegex 9615  ax-rrecex 9616  ax-cnre 9617  ax-pre-lttri 9618  ax-pre-lttrn 9619  ax-pre-ltadd 9620  ax-pre-mulgt0 9621
This theorem depends on definitions:  df-bi 189  df-or 372  df-an 373  df-3or 987  df-3an 988  df-tru 1449  df-ex 1666  df-nf 1670  df-sb 1800  df-eu 2305  df-mo 2306  df-clab 2440  df-cleq 2446  df-clel 2449  df-nfc 2583  df-ne 2626  df-nel 2627  df-ral 2744  df-rex 2745  df-reu 2746  df-rmo 2747  df-rab 2748  df-v 3049  df-sbc 3270  df-csb 3366  df-dif 3409  df-un 3411  df-in 3413  df-ss 3420  df-pss 3422  df-nul 3734  df-if 3884  df-pw 3955  df-sn 3971  df-pr 3973  df-tp 3975  df-op 3977  df-uni 4202  df-int 4238  df-iun 4283  df-br 4406  df-opab 4465  df-mpt 4466  df-tr 4501  df-eprel 4748  df-id 4752  df-po 4758  df-so 4759  df-fr 4796  df-we 4798  df-xp 4843  df-rel 4844  df-cnv 4845  df-co 4846  df-dm 4847  df-rn 4848  df-res 4849  df-ima 4850  df-pred 5383  df-ord 5429  df-on 5430  df-lim 5431  df-suc 5432  df-iota 5549  df-fun 5587  df-fn 5588  df-f 5589  df-f1 5590  df-fo 5591  df-f1o 5592  df-fv 5593  df-riota 6257  df-ov 6298  df-oprab 6299  df-mpt2 6300  df-om 6698  df-1st 6798  df-2nd 6799  df-wrecs 7033  df-recs 7095  df-rdg 7133  df-er 7368  df-map 7479  df-en 7575  df-dom 7576  df-sdom 7577  df-fin 7578  df-card 8378  df-pnf 9682  df-mnf 9683  df-xr 9684  df-ltxr 9685  df-le 9686  df-sub 9867  df-neg 9868  df-nn 10617  df-n0 10877  df-z 10945  df-uz 11167  df-hash 12523  df-0g 15352  df-mgm 16500  df-sgrp 16539  df-mnd 16549  df-grp 16685  df-minusg 16686  df-ga 16956
This theorem is referenced by:  sylow1lem3  17264  sylow1lem5  17266
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