MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ablfac1lem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ablfac1lem 18290
Description: Lemma for ablfac1b 18292. Satisfy the assumptions of ablfacrp. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
ablfac1.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
ablfac1.o 𝑂 = (od‘𝐺)
ablfac1.s 𝑆 = (𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (#‘𝐵)))})
ablfac1.g (𝜑𝐺 ∈ Abel)
ablfac1.f (𝜑𝐵 ∈ Fin)
ablfac1.1 (𝜑𝐴 ⊆ ℙ)
ablfac1.m 𝑀 = (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))
ablfac1.n 𝑁 = ((#‘𝐵) / 𝑀)
Assertion
Ref Expression
ablfac1lem ((𝜑𝑃𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (#‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑝,𝐵   𝜑,𝑝,𝑥   𝐴,𝑝,𝑥   𝑂,𝑝,𝑥   𝑃,𝑝,𝑥   𝐺,𝑝,𝑥
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑝)   𝑀(𝑥,𝑝)   𝑁(𝑥,𝑝)

Proof of Theorem ablfac1lem
StepHypRef Expression
1 ablfac1.m . . . 4 𝑀 = (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))
2 ablfac1.1 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ⊆ ℙ)
32sselda 3568 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
4 prmnn 15226 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
53, 4syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℕ)
6 ablfac1.g . . . . . . . . 9 (𝜑𝐺 ∈ Abel)
7 ablgrp 18021 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
8 ablfac1.b . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝐺)
98grpbn0 17274 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
106, 7, 93syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ≠ ∅)
11 ablfac1.f . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
12 hashnncl 13018 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ Fin → ((#‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
1311, 12syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((#‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
1410, 13mpbird 246 . . . . . . 7 (𝜑 → (#‘𝐵) ∈ ℕ)
1514adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → (#‘𝐵) ∈ ℕ)
163, 15pccld 15393 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑃 pCnt (#‘𝐵)) ∈ ℕ0)
175, 16nnexpcld 12892 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) ∈ ℕ)
181, 17syl5eqel 2692 . . 3 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑀 ∈ ℕ)
19 ablfac1.n . . . 4 𝑁 = ((#‘𝐵) / 𝑀)
20 pcdvds 15406 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (#‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) ∥ (#‘𝐵))
213, 15, 20syl2anc 691 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) ∥ (#‘𝐵))
221, 21syl5eqbr 4618 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑀 ∥ (#‘𝐵))
23 nndivdvds 14827 . . . . . 6 (((#‘𝐵) ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 ∥ (#‘𝐵) ↔ ((#‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
2415, 18, 23syl2anc 691 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑀 ∥ (#‘𝐵) ↔ ((#‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
2522, 24mpbid 221 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → ((#‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ)
2619, 25syl5eqel 2692 . . 3 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑁 ∈ ℕ)
2718, 26jca 553 . 2 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ))
281oveq1i 6559 . . 3 (𝑀 gcd 𝑁) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd 𝑁)
29 pcndvds2 15410 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (#‘𝐵) ∈ ℕ) → ¬ 𝑃 ∥ ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))))
303, 15, 29syl2anc 691 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))))
311oveq2i 6560 . . . . . . . 8 ((#‘𝐵) / 𝑀) = ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))))
3219, 31eqtri 2632 . . . . . . 7 𝑁 = ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))))
3332breq2i 4591 . . . . . 6 (𝑃𝑁𝑃 ∥ ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))))
3430, 33sylnibr 318 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → ¬ 𝑃𝑁)
3526nnzd 11357 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑁 ∈ ℤ)
36 coprm 15261 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
373, 35, 36syl2anc 691 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → (¬ 𝑃𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
3834, 37mpbid 221 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑃 gcd 𝑁) = 1)
39 prmz 15227 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
403, 39syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℤ)
41 rpexp1i 15271 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑃 pCnt (#‘𝐵)) ∈ ℕ0) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
4240, 35, 16, 41syl3anc 1318 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
4338, 42mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑃𝐴) → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1)
4428, 43syl5eq 2656 . 2 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
4519oveq2i 6560 . . 3 (𝑀 · 𝑁) = (𝑀 · ((#‘𝐵) / 𝑀))
4615nncnd 10913 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → (#‘𝐵) ∈ ℂ)
4718nncnd 10913 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑀 ∈ ℂ)
4818nnne0d 10942 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑀 ≠ 0)
4946, 47, 48divcan2d 10682 . . 3 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑀 · ((#‘𝐵) / 𝑀)) = (#‘𝐵))
5045, 49syl5req 2657 . 2 ((𝜑𝑃𝐴) → (#‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁))
5127, 44, 503jca 1235 1 ((𝜑𝑃𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (#‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 195  wa 383  w3a 1031   = wceq 1475  wcel 1977  wne 2780  {crab 2900  wss 3540  c0 3874   class class class wbr 4583  cmpt 4643  cfv 5804  (class class class)co 6549  Fincfn 7841  1c1 9816   · cmul 9820   / cdiv 10563  cn 10897  0cn0 11169  cz 11254  cexp 12722  #chash 12979  cdvds 14821   gcd cgcd 15054  cprime 15223   pCnt cpc 15379  Basecbs 15695  Grpcgrp 17245  odcod 17767  Abelcabl 18017
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893
This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-2o 7448  df-oadd 7451  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-inf 8232  df-card 8648  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-q 11665  df-rp 11709  df-fz 12198  df-fl 12455  df-mod 12531  df-seq 12664  df-exp 12723  df-hash 12980  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-dvds 14822  df-gcd 15055  df-prm 15224  df-pc 15380  df-0g 15925  df-mgm 17065  df-sgrp 17107  df-mnd 17118  df-grp 17248  df-abl 18019
This theorem is referenced by:  ablfac1a  18291  ablfac1b  18292
  Copyright terms: Public domain W3C validator