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Theorem sylow2alem2 17257
Description: Lemma for sylow2a 17258. All the orbits which are not for fixed points have size  |  G  |  /  |  G x  | (where  G x is the stabilizer subgroup) and thus are powers of  P. And since they are all nontrivial (because any orbit which is a singleton is a fixed point), they all divide  P, and so does the sum of all of them. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
sylow2a.x  |-  X  =  ( Base `  G
)
sylow2a.m  |-  ( ph  -> 
.(+)  e.  ( G  GrpAct  Y ) )
sylow2a.p  |-  ( ph  ->  P pGrp  G )
sylow2a.f  |-  ( ph  ->  X  e.  Fin )
sylow2a.y  |-  ( ph  ->  Y  e.  Fin )
sylow2a.z  |-  Z  =  { u  e.  Y  |  A. h  e.  X  ( h  .(+)  u )  =  u }
sylow2a.r  |-  .~  =  { <. x ,  y
>.  |  ( {
x ,  y } 
C_  Y  /\  E. g  e.  X  (
g  .(+)  x )  =  y ) }
Assertion
Ref Expression
sylow2alem2  |-  ( ph  ->  P  ||  sum_ z  e.  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z
) ( # `  z
) )
Distinct variable groups:    z, h,  .~    g, h, u, x, y    g, G, x, y    z, P    .(+) , g, h, u, x, y    g, X, h, u, x, y   
z, Z    ph, h, z   
z, g, Y, h, u, x, y
Allowed substitution hints:    ph( x, y, u, g)    P( x, y, u, g, h)    .(+) (
z)    .~ ( x, y, u, g)    G( z, u, h)    X( z)    Z( x, y, u, g, h)

Proof of Theorem sylow2alem2
Dummy variables  k  n  w  v are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sylow2a.y . . . . 5  |-  ( ph  ->  Y  e.  Fin )
2 pwfi 7871 . . . . 5  |-  ( Y  e.  Fin  <->  ~P Y  e.  Fin )
31, 2sylib 199 . . . 4  |-  ( ph  ->  ~P Y  e.  Fin )
4 sylow2a.m . . . . . 6  |-  ( ph  -> 
.(+)  e.  ( G  GrpAct  Y ) )
5 sylow2a.r . . . . . . 7  |-  .~  =  { <. x ,  y
>.  |  ( {
x ,  y } 
C_  Y  /\  E. g  e.  X  (
g  .(+)  x )  =  y ) }
6 sylow2a.x . . . . . . 7  |-  X  =  ( Base `  G
)
75, 6gaorber 16949 . . . . . 6  |-  (  .(+)  e.  ( G  GrpAct  Y )  ->  .~  Er  Y
)
84, 7syl 17 . . . . 5  |-  ( ph  ->  .~  Er  Y )
98qsss 7428 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( Y /.  .~  )  C_  ~P Y )
10 ssfi 7794 . . . 4  |-  ( ( ~P Y  e.  Fin  /\  ( Y /.  .~  )  C_  ~P Y )  ->  ( Y /.  .~  )  e.  Fin )
113, 9, 10syl2anc 665 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Y /.  .~  )  e.  Fin )
12 diffi 7805 . . 3  |-  ( ( Y /.  .~  )  e.  Fin  ->  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z )  e.  Fin )
1311, 12syl 17 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z
)  e.  Fin )
14 sylow2a.p . . . . 5  |-  ( ph  ->  P pGrp  G )
15 gagrp 16933 . . . . . . 7  |-  (  .(+)  e.  ( G  GrpAct  Y )  ->  G  e.  Grp )
164, 15syl 17 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
17 sylow2a.f . . . . . 6  |-  ( ph  ->  X  e.  Fin )
186pgpfi 17244 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  ->  ( P pGrp  G  <->  ( P  e.  Prime  /\  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) ) ) )
1916, 17, 18syl2anc 665 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( P pGrp  G  <->  ( P  e.  Prime  /\  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) ) ) )
2014, 19mpbid 213 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( P  e.  Prime  /\ 
E. n  e.  NN0  ( # `  X )  =  ( P ^
n ) ) )
2120simpld 460 . . 3  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
22 prmz 14613 . . 3  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ZZ )
2321, 22syl 17 . 2  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
24 eldifi 3587 . . . . 5  |-  ( z  e.  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z )  ->  z  e.  ( Y /.  .~  ) )
251adantr 466 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( Y /.  .~  )
)  ->  Y  e.  Fin )
269sselda 3464 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( Y /.  .~  )
)  ->  z  e.  ~P Y )
2726elpwid 3989 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( Y /.  .~  )
)  ->  z  C_  Y )
28 ssfi 7794 . . . . . 6  |-  ( ( Y  e.  Fin  /\  z  C_  Y )  -> 
z  e.  Fin )
2925, 27, 28syl2anc 665 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( Y /.  .~  )
)  ->  z  e.  Fin )
3024, 29sylan2 476 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z
) )  ->  z  e.  Fin )
31 hashcl 12537 . . . 4  |-  ( z  e.  Fin  ->  ( # `
 z )  e. 
NN0 )
3230, 31syl 17 . . 3  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z
) )  ->  ( # `
 z )  e. 
NN0 )
3332nn0zd 11038 . 2  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z
) )  ->  ( # `
 z )  e.  ZZ )
34 eldif 3446 . . 3  |-  ( z  e.  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z )  <->  ( z  e.  ( Y /.  .~  )  /\  -.  z  e. 
~P Z ) )
35 eqid 2422 . . . . 5  |-  ( Y /.  .~  )  =  ( Y /.  .~  )
36 sseq1 3485 . . . . . . . 8  |-  ( [ w ]  .~  =  z  ->  ( [ w ]  .~  C_  Z  <->  z  C_  Z ) )
37 selpw 3986 . . . . . . . 8  |-  ( z  e.  ~P Z  <->  z  C_  Z )
3836, 37syl6bbr 266 . . . . . . 7  |-  ( [ w ]  .~  =  z  ->  ( [ w ]  .~  C_  Z  <->  z  e.  ~P Z ) )
3938notbid 295 . . . . . 6  |-  ( [ w ]  .~  =  z  ->  ( -.  [
w ]  .~  C_  Z  <->  -.  z  e.  ~P Z
) )
40 fveq2 5877 . . . . . . 7  |-  ( [ w ]  .~  =  z  ->  ( # `  [
w ]  .~  )  =  ( # `  z
) )
4140breq2d 4432 . . . . . 6  |-  ( [ w ]  .~  =  z  ->  ( P  ||  ( # `  [ w ]  .~  )  <->  P  ||  ( # `
 z ) ) )
4239, 41imbi12d 321 . . . . 5  |-  ( [ w ]  .~  =  z  ->  ( ( -. 
[ w ]  .~  C_  Z  ->  P  ||  ( # `
 [ w ]  .~  ) )  <->  ( -.  z  e.  ~P Z  ->  P  ||  ( # `  z ) ) ) )
4321adantr 466 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  P  e.  Prime )
448adantr 466 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  .~  Er  Y )
45 simpr 462 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  w  e.  Y )
4644, 45erref 7387 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  w  .~  w )
47 vex 3084 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  w  e. 
_V
4847, 47elec 7407 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( w  e.  [ w ]  .~ 
<->  w  .~  w )
4946, 48sylibr 215 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  w  e.  [ w ]  .~  )
50 ne0i 3767 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  e.  [ w ]  .~  ->  [ w ]  .~  =/=  (/) )
5149, 50syl 17 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  [ w ]  .~  =/=  (/) )
528ecss 7409 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  [ w ]  .~  C_  Y )
53 ssfi 7794 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( Y  e.  Fin  /\  [ w ]  .~  C_  Y
)  ->  [ w ]  .~  e.  Fin )
541, 52, 53syl2anc 665 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  [ w ]  .~  e.  Fin )
5554adantr 466 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  [ w ]  .~  e.  Fin )
56 hashnncl 12546 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( [ w ]  .~  e.  Fin  ->  ( ( # `  [ w ]  .~  )  e.  NN  <->  [ w ]  .~  =/=  (/) ) )
5755, 56syl 17 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
( # `  [ w ]  .~  )  e.  NN  <->  [ w ]  .~  =/=  (/) ) )
5851, 57mpbird 235 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( # `
 [ w ]  .~  )  e.  NN )
59 pceq0 14807 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  ( # `
 [ w ]  .~  )  e.  NN )  ->  ( ( P 
pCnt  ( # `  [
w ]  .~  )
)  =  0  <->  -.  P  ||  ( # `  [
w ]  .~  )
) )
6043, 58, 59syl2anc 665 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
( P  pCnt  ( # `
 [ w ]  .~  ) )  =  0  <->  -.  P  ||  ( # `  [ w ]  .~  ) ) )
61 oveq2 6309 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( P  pCnt  ( # `  [
w ]  .~  )
)  =  0  -> 
( P ^ ( P  pCnt  ( # `  [
w ]  .~  )
) )  =  ( P ^ 0 ) )
62 hashcl 12537 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( [ w ]  .~  e.  Fin  ->  ( # `  [
w ]  .~  )  e.  NN0 )
6354, 62syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ph  ->  ( # `  [
w ]  .~  )  e.  NN0 )
6463nn0zd 11038 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  ( # `  [
w ]  .~  )  e.  ZZ )
65 ssrab2 3546 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  { v  e.  X  |  ( v  .(+)  w )  =  w }  C_  X
66 ssfi 7794 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( X  e.  Fin  /\  { v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w }  C_  X )  ->  { v  e.  X  |  ( v  .(+)  w )  =  w }  e.  Fin )
6717, 65, 66sylancl 666 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ph  ->  { v  e.  X  |  ( v  .(+)  w )  =  w }  e.  Fin )
68 hashcl 12537 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( { v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w }  e.  Fin  ->  ( # `  {
v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w } )  e.  NN0 )
6967, 68syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ph  ->  ( # `  {
v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w } )  e.  NN0 )
7069nn0zd 11038 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  ( # `  {
v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w } )  e.  ZZ )
71 dvdsmul1 14311 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( # `  [
w ]  .~  )  e.  ZZ  /\  ( # `  { v  e.  X  |  ( v  .(+)  w )  =  w }
)  e.  ZZ )  ->  ( # `  [
w ]  .~  )  ||  ( ( # `  [
w ]  .~  )  x.  ( # `  {
v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w } ) ) )
7264, 70, 71syl2anc 665 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ph  ->  ( # `  [
w ]  .~  )  ||  ( ( # `  [
w ]  .~  )  x.  ( # `  {
v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w } ) ) )
7372adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( # `
 [ w ]  .~  )  ||  ( (
# `  [ w ]  .~  )  x.  ( # `
 { v  e.  X  |  ( v 
.(+)  w )  =  w } ) ) )
744adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  .(+)  e.  ( G  GrpAct  Y ) )
7517adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  X  e.  Fin )
76 eqid 2422 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  { v  e.  X  |  ( v  .(+)  w )  =  w }  =  {
v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w }
77 eqid 2422 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( G ~QG  {
v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w } )  =  ( G ~QG  { v  e.  X  |  ( v  .(+)  w )  =  w } )
786, 76, 77, 5orbsta2 16955 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( (  .(+)  e.  ( G  GrpAct  Y )  /\  w  e.  Y )  /\  X  e.  Fin )  ->  ( # `  X
)  =  ( (
# `  [ w ]  .~  )  x.  ( # `
 { v  e.  X  |  ( v 
.(+)  w )  =  w } ) ) )
7974, 45, 75, 78syl21anc 1263 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( # `
 X )  =  ( ( # `  [
w ]  .~  )  x.  ( # `  {
v  e.  X  | 
( v  .(+)  w )  =  w } ) ) )
8073, 79breqtrrd 4447 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( # `
 [ w ]  .~  )  ||  ( # `  X ) )
8120simprd 464 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ph  ->  E. n  e.  NN0  ( # `  X )  =  ( P ^
n ) )
8281adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) )
83 breq2 4424 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
# `  X )  =  ( P ^
n )  ->  (
( # `  [ w ]  .~  )  ||  ( # `
 X )  <->  ( # `  [
w ]  .~  )  ||  ( P ^ n
) ) )
8483biimpcd 227 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
# `  [ w ]  .~  )  ||  ( # `
 X )  -> 
( ( # `  X
)  =  ( P ^ n )  -> 
( # `  [ w ]  .~  )  ||  ( P ^ n ) ) )
8584reximdv 2899 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
# `  [ w ]  .~  )  ||  ( # `
 X )  -> 
( E. n  e. 
NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n )  ->  E. n  e.  NN0  ( # `  [ w ]  .~  )  ||  ( P ^ n ) ) )
8680, 82, 85sylc 62 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  E. n  e.  NN0  ( # `  [
w ]  .~  )  ||  ( P ^ n
) )
87 pcprmpw2 14818 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  ( # `
 [ w ]  .~  )  e.  NN )  ->  ( E. n  e.  NN0  ( # `  [
w ]  .~  )  ||  ( P ^ n
)  <->  ( # `  [
w ]  .~  )  =  ( P ^
( P  pCnt  ( # `
 [ w ]  .~  ) ) ) ) )
8843, 58, 87syl2anc 665 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( E. n  e.  NN0  ( # `  [ w ]  .~  )  ||  ( P ^ n )  <->  ( # `  [
w ]  .~  )  =  ( P ^
( P  pCnt  ( # `
 [ w ]  .~  ) ) ) ) )
8986, 88mpbid 213 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( # `
 [ w ]  .~  )  =  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  [ w ]  .~  ) ) ) )
9089eqcomd 2430 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  [ w ]  .~  ) ) )  =  ( # `  [
w ]  .~  )
)
9123adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  P  e.  ZZ )
9291zcnd 11041 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  P  e.  CC )
9392exp0d 12409 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( P ^ 0 )  =  1 )
94 hash1 12580 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( # `  1o )  =  1
9593, 94syl6eqr 2481 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( P ^ 0 )  =  ( # `  1o ) )
9690, 95eqeq12d 2444 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
( P ^ ( P  pCnt  ( # `  [
w ]  .~  )
) )  =  ( P ^ 0 )  <-> 
( # `  [ w ]  .~  )  =  (
# `  1o )
) )
97 df1o2 7198 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  1o  =  { (/) }
98 snfi 7653 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  { (/) }  e.  Fin
9997, 98eqeltri 2506 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1o  e.  Fin
100 hashen 12529 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( [ w ]  .~  e.  Fin  /\  1o  e.  Fin )  ->  ( (
# `  [ w ]  .~  )  =  (
# `  1o )  <->  [ w ]  .~  ~~  1o ) )
10155, 99, 100sylancl 666 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
( # `  [ w ]  .~  )  =  (
# `  1o )  <->  [ w ]  .~  ~~  1o ) )
10296, 101bitrd 256 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
( P ^ ( P  pCnt  ( # `  [
w ]  .~  )
) )  =  ( P ^ 0 )  <->  [ w ]  .~  ~~  1o ) )
103 en1b 7640 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( [ w ]  .~  ~~  1o 
<->  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } )
104102, 103syl6bb 264 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
( P ^ ( P  pCnt  ( # `  [
w ]  .~  )
) )  =  ( P ^ 0 )  <->  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )
10545adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  w  e.  Y )
1064ad2antrr 730 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  .(+)  e.  ( G  GrpAct  Y ) )
1076gaf 16936 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  (  .(+)  e.  ( G  GrpAct  Y )  ->  .(+)  : ( X  X.  Y ) --> Y )
108106, 107syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  .(+)  : ( X  X.  Y ) --> Y )
109 simprl 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  h  e.  X )
110108, 109, 105fovrnd 6451 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  -> 
( h  .(+)  w )  e.  Y )
111 eqid 2422 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( h 
.(+)  w )  =  ( h  .(+)  w )
112 oveq1 6308 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( k  =  h  ->  (
k  .(+)  w )  =  ( h  .(+)  w ) )
113112eqeq1d 2424 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( k  =  h  ->  (
( k  .(+)  w )  =  ( h  .(+)  w )  <->  ( h  .(+)  w )  =  ( h 
.(+)  w ) ) )
114113rspcev 3182 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( h  e.  X  /\  ( h  .(+)  w )  =  ( h  .(+)  w ) )  ->  E. k  e.  X  ( k  .(+)  w )  =  ( h  .(+)  w )
)
115109, 111, 114sylancl 666 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  E. k  e.  X  ( k  .(+)  w )  =  ( h  .(+)  w ) )
1165gaorb 16948 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( w  .~  ( h  .(+)  w )  <->  ( w  e.  Y  /\  ( h 
.(+)  w )  e.  Y  /\  E. k  e.  X  ( k  .(+)  w )  =  ( h  .(+)  w ) ) )
117105, 110, 115, 116syl3anbrc 1189 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  w  .~  ( h  .(+)  w ) )
118 ovex 6329 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( h 
.(+)  w )  e.  _V
119118, 47elec 7407 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( h  .(+)  w )  e.  [ w ]  .~  <->  w  .~  ( h  .(+)  w ) )
120117, 119sylibr 215 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  -> 
( h  .(+)  w )  e.  [ w ]  .~  )
121 simprr 764 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } )
122120, 121eleqtrd 2512 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  -> 
( h  .(+)  w )  e.  { U. [
w ]  .~  }
)
123118elsnc 4020 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( h  .(+)  w )  e.  { U. [ w ]  .~  }  <->  ( h  .(+) 
w )  =  U. [ w ]  .~  )
124122, 123sylib 199 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  -> 
( h  .(+)  w )  =  U. [ w ]  .~  )
12549adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  w  e.  [ w ]  .~  )
126125, 121eleqtrd 2512 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  w  e.  { U. [
w ]  .~  }
)
12747elsnc 4020 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( w  e.  { U. [
w ]  .~  }  <->  w  =  U. [ w ]  .~  )
128126, 127sylib 199 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  ->  w  =  U. [ w ]  .~  )
129124, 128eqtr4d 2466 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  (
h  e.  X  /\  [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  } ) )  -> 
( h  .(+)  w )  =  w )
130129expr 618 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  w  e.  Y )  /\  h  e.  X )  ->  ( [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  }  ->  (
h  .(+)  w )  =  w ) )
131130ralrimdva 2843 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( [ w ]  .~  =  { U. [ w ]  .~  }  ->  A. h  e.  X  ( h  .(+) 
w )  =  w ) )
132104, 131sylbid 218 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
( P ^ ( P  pCnt  ( # `  [
w ]  .~  )
) )  =  ( P ^ 0 )  ->  A. h  e.  X  ( h  .(+)  w )  =  w ) )
13361, 132syl5 33 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
( P  pCnt  ( # `
 [ w ]  .~  ) )  =  0  ->  A. h  e.  X  ( h  .(+)  w )  =  w ) )
13460, 133sylbird 238 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( -.  P  ||  ( # `  [ w ]  .~  )  ->  A. h  e.  X  ( h  .(+)  w )  =  w ) )
135 oveq2 6309 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( u  =  w  ->  (
h  .(+)  u )  =  ( h  .(+)  w ) )
136 id 23 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( u  =  w  ->  u  =  w )
137135, 136eqeq12d 2444 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( u  =  w  ->  (
( h  .(+)  u )  =  u  <->  ( h  .(+) 
w )  =  w ) )
138137ralbidv 2864 . . . . . . . . . . 11  |-  ( u  =  w  ->  ( A. h  e.  X  ( h  .(+)  u )  =  u  <->  A. h  e.  X  ( h  .(+) 
w )  =  w ) )
139 sylow2a.z . . . . . . . . . . 11  |-  Z  =  { u  e.  Y  |  A. h  e.  X  ( h  .(+)  u )  =  u }
140138, 139elrab2 3231 . . . . . . . . . 10  |-  ( w  e.  Z  <->  ( w  e.  Y  /\  A. h  e.  X  ( h  .(+) 
w )  =  w ) )
141140baib 911 . . . . . . . . 9  |-  ( w  e.  Y  ->  (
w  e.  Z  <->  A. h  e.  X  ( h  .(+) 
w )  =  w ) )
142141adantl 467 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
w  e.  Z  <->  A. h  e.  X  ( h  .(+) 
w )  =  w ) )
143134, 142sylibrd 237 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( -.  P  ||  ( # `  [ w ]  .~  )  ->  w  e.  Z
) )
1446, 4, 14, 17, 1, 139, 5sylow2alem1 17256 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Z )  ->  [ w ]  .~  =  { w } )
145 simpr 462 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Z )  ->  w  e.  Z )
146145snssd 4142 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Z )  ->  { w }  C_  Z )
147144, 146eqsstrd 3498 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Z )  ->  [ w ]  .~  C_  Z )
148147ex 435 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( w  e.  Z  ->  [ w ]  .~  C_  Z ) )
149148adantr 466 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  (
w  e.  Z  ->  [ w ]  .~  C_  Z ) )
150143, 149syld 45 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( -.  P  ||  ( # `  [ w ]  .~  )  ->  [ w ]  .~  C_  Z ) )
151150con1d 127 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  w  e.  Y )  ->  ( -.  [ w ]  .~  C_  Z  ->  P  ||  ( # `
 [ w ]  .~  ) ) )
15235, 42, 151ectocld 7434 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( Y /.  .~  )
)  ->  ( -.  z  e.  ~P Z  ->  P  ||  ( # `  z ) ) )
153152impr 623 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( z  e.  ( Y /.  .~  )  /\  -.  z  e. 
~P Z ) )  ->  P  ||  ( # `
 z ) )
15434, 153sylan2b 477 . 2  |-  ( (
ph  /\  z  e.  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z
) )  ->  P  ||  ( # `  z
) )
15513, 23, 33, 154fsumdvds 14335 1  |-  ( ph  ->  P  ||  sum_ z  e.  ( ( Y /.  .~  )  \  ~P Z
) ( # `  z
) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 187    /\ wa 370    = wceq 1437    e. wcel 1868    =/= wne 2618   A.wral 2775   E.wrex 2776   {crab 2779    \ cdif 3433    C_ wss 3436   (/)c0 3761   ~Pcpw 3979   {csn 3996   {cpr 3998   U.cuni 4216   class class class wbr 4420   {copab 4478    X. cxp 4847   -->wf 5593   ` cfv 5597  (class class class)co 6301   1oc1o 7179    Er wer 7364   [cec 7365   /.cqs 7366    ~~ cen 7570   Fincfn 7573   0cc0 9539   1c1 9540    x. cmul 9544   NNcn 10609   NN0cn0 10869   ZZcz 10937   ^cexp 12271   #chash 12514   sum_csu 13739    || cdvds 14292   Primecprime 14609    pCnt cpc 14773   Basecbs 15108   Grpcgrp 16656   ~QG cqg 16800    GrpAct cga 16930   pGrp cpgp 17156
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1665  ax-4 1678  ax-5 1748  ax-6 1794  ax-7 1839  ax-8 1870  ax-9 1872  ax-10 1887  ax-11 1892  ax-12 1905  ax-13 2053  ax-ext 2400  ax-rep 4533  ax-sep 4543  ax-nul 4551  ax-pow 4598  ax-pr 4656  ax-un 6593  ax-inf2 8148  ax-cnex 9595  ax-resscn 9596  ax-1cn 9597  ax-icn 9598  ax-addcl 9599  ax-addrcl 9600  ax-mulcl 9601  ax-mulrcl 9602  ax-mulcom 9603  ax-addass 9604  ax-mulass 9605  ax-distr 9606  ax-i2m1 9607  ax-1ne0 9608  ax-1rid 9609  ax-rnegex 9610  ax-rrecex 9611  ax-cnre 9612  ax-pre-lttri 9613  ax-pre-lttrn 9614  ax-pre-ltadd 9615  ax-pre-mulgt0 9616  ax-pre-sup 9617
This theorem depends on definitions:  df-bi 188  df-or 371  df-an 372  df-3or 983  df-3an 984  df-tru 1440  df-fal 1443  df-ex 1660  df-nf 1664  df-sb 1787  df-eu 2269  df-mo 2270  df-clab 2408  df-cleq 2414  df-clel 2417  df-nfc 2572  df-ne 2620  df-nel 2621  df-ral 2780  df-rex 2781  df-reu 2782  df-rmo 2783  df-rab 2784  df-v 3083  df-sbc 3300  df-csb 3396  df-dif 3439  df-un 3441  df-in 3443  df-ss 3450  df-pss 3452  df-nul 3762  df-if 3910  df-pw 3981  df-sn 3997  df-pr 3999  df-tp 4001  df-op 4003  df-uni 4217  df-int 4253  df-iun 4298  df-disj 4392  df-br 4421  df-opab 4480  df-mpt 4481  df-tr 4516  df-eprel 4760  df-id 4764  df-po 4770  df-so 4771  df-fr 4808  df-se 4809  df-we 4810  df-xp 4855  df-rel 4856  df-cnv 4857  df-co 4858  df-dm 4859  df-rn 4860  df-res 4861  df-ima 4862  df-pred 5395  df-ord 5441  df-on 5442  df-lim 5443  df-suc 5444  df-iota 5561  df-fun 5599  df-fn 5600  df-f 5601  df-f1 5602  df-fo 5603  df-f1o 5604  df-fv 5605  df-isom 5606  df-riota 6263  df-ov 6304  df-oprab 6305  df-mpt2 6306  df-om 6703  df-1st 6803  df-2nd 6804  df-wrecs 7032  df-recs 7094  df-rdg 7132  df-1o 7186  df-2o 7187  df-oadd 7190  df-omul 7191  df-er 7367  df-ec 7369  df-qs 7373  df-map 7478  df-en 7574  df-dom 7575  df-sdom 7576  df-fin 7577  df-sup 7958  df-inf 7959  df-oi 8027  df-card 8374  df-acn 8377  df-cda 8598  df-pnf 9677  df-mnf 9678  df-xr 9679  df-ltxr 9680  df-le 9681  df-sub 9862  df-neg 9863  df-div 10270  df-nn 10610  df-2 10668  df-3 10669  df-n0 10870  df-z 10938  df-uz 11160  df-q 11265  df-rp 11303  df-fz 11785  df-fzo 11916  df-fl 12027  df-mod 12096  df-seq 12213  df-exp 12272  df-fac 12459  df-bc 12487  df-hash 12515  df-cj 13150  df-re 13151  df-im 13152  df-sqrt 13286  df-abs 13287  df-clim 13539  df-sum 13740  df-dvds 14293  df-gcd 14456  df-prm 14610  df-pc 14774  df-ndx 15111  df-slot 15112  df-base 15113  df-sets 15114  df-ress 15115  df-plusg 15190  df-0g 15327  df-mgm 16475  df-sgrp 16514  df-mnd 16524  df-submnd 16570  df-grp 16660  df-minusg 16661  df-sbg 16662  df-mulg 16663  df-subg 16801  df-eqg 16803  df-ga 16931  df-od 17159  df-pgp 17163
This theorem is referenced by:  sylow2a  17258
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