Metamath Proof Explorer


Theorem cyc3co2

Description: Represent a 3-cycle as a composition of two 2-cycles. (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Sep-2023)

Ref Expression
Hypotheses cycpm3.c C=toCycD
cycpm3.s S=SymGrpD
cycpm3.d φDV
cycpm3.i φID
cycpm3.j φJD
cycpm3.k φKD
cycpm3.1 φIJ
cycpm3.2 φJK
cycpm3.3 φKI
cyc3co2.t ·˙=+S
Assertion cyc3co2 φC⟨“IJK”⟩=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cycpm3.c C=toCycD
2 cycpm3.s S=SymGrpD
3 cycpm3.d φDV
4 cycpm3.i φID
5 cycpm3.j φJD
6 cycpm3.k φKD
7 cycpm3.1 φIJ
8 cycpm3.2 φJK
9 cycpm3.3 φKI
10 cyc3co2.t ·˙=+S
11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cycpm3cl φC⟨“IJK”⟩BaseS
12 eqid BaseS=BaseS
13 2 12 symgbasf C⟨“IJK”⟩BaseSC⟨“IJK”⟩:DD
14 11 13 syl φC⟨“IJK”⟩:DD
15 14 ffnd φC⟨“IJK”⟩FnD
16 2 symggrp DVSGrp
17 3 16 syl φSGrp
18 9 necomd φIK
19 1 3 4 6 18 2 cycpm2cl φC⟨“IK”⟩BaseS
20 1 3 4 5 7 2 cycpm2cl φC⟨“IJ”⟩BaseS
21 12 10 grpcl SGrpC⟨“IK”⟩BaseSC⟨“IJ”⟩BaseSC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩BaseS
22 17 19 20 21 syl3anc φC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩BaseS
23 2 12 symgbasf C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩BaseSC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩:DD
24 22 23 syl φC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩:DD
25 24 ffnd φC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩FnD
26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cyc3fv1 φC⟨“IJK”⟩I=J
27 26 adantr φx=IC⟨“IJK”⟩I=J
28 simpr φx=Ix=I
29 28 fveq2d φx=IC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IJK”⟩I
30 2 12 10 symgov C⟨“IK”⟩BaseSC⟨“IJ”⟩BaseSC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩
31 19 20 30 syl2anc φC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩
32 31 adantr φx=IC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩
33 32 fveq1d φx=IC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
34 2 12 symgbasf C⟨“IJ”⟩BaseSC⟨“IJ”⟩:DD
35 20 34 syl φC⟨“IJ”⟩:DD
36 35 ffund φFunC⟨“IJ”⟩
37 4 adantr φx=IID
38 34 fdmd C⟨“IJ”⟩BaseSdomC⟨“IJ”⟩=D
39 20 38 syl φdomC⟨“IJ”⟩=D
40 39 adantr φx=IdomC⟨“IJ”⟩=D
41 37 28 40 3eltr4d φx=IxdomC⟨“IJ”⟩
42 fvco FunC⟨“IJ”⟩xdomC⟨“IJ”⟩C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
43 36 41 42 syl2an2r φx=IC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
44 28 fveq2d φx=IC⟨“IJ”⟩x=C⟨“IJ”⟩I
45 1 3 4 5 7 2 cyc2fv1 φC⟨“IJ”⟩I=J
46 45 adantr φx=IC⟨“IJ”⟩I=J
47 44 46 eqtrd φx=IC⟨“IJ”⟩x=J
48 47 fveq2d φx=IC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩J
49 8 necomd φKJ
50 7 necomd φJI
51 1 2 3 4 6 5 18 49 50 cyc2fvx φC⟨“IK”⟩J=J
52 51 adantr φx=IC⟨“IK”⟩J=J
53 43 48 52 3eqtrd φx=IC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=J
54 33 53 eqtrd φx=IC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x=J
55 27 29 54 3eqtr4d φx=IC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
56 55 adantlr φxIJKx=IC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
57 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cyc3fv2 φC⟨“IJK”⟩J=K
58 57 adantr φx=JC⟨“IJK”⟩J=K
59 simpr φx=Jx=J
60 59 fveq2d φx=JC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IJK”⟩J
61 31 adantr φx=JC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩
62 61 fveq1d φx=JC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
63 5 adantr φx=JJD
64 39 adantr φx=JdomC⟨“IJ”⟩=D
65 63 59 64 3eltr4d φx=JxdomC⟨“IJ”⟩
66 36 65 42 syl2an2r φx=JC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
67 59 fveq2d φx=JC⟨“IJ”⟩x=C⟨“IJ”⟩J
68 1 3 4 5 7 2 cyc2fv2 φC⟨“IJ”⟩J=I
69 68 adantr φx=JC⟨“IJ”⟩J=I
70 67 69 eqtrd φx=JC⟨“IJ”⟩x=I
71 70 fveq2d φx=JC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩I
72 1 3 4 6 18 2 cyc2fv1 φC⟨“IK”⟩I=K
73 72 adantr φx=JC⟨“IK”⟩I=K
74 66 71 73 3eqtrd φx=JC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=K
75 62 74 eqtrd φx=JC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x=K
76 58 60 75 3eqtr4d φx=JC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
77 76 adantlr φxIJKx=JC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
78 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cyc3fv3 φC⟨“IJK”⟩K=I
79 78 adantr φx=KC⟨“IJK”⟩K=I
80 simpr φx=Kx=K
81 80 fveq2d φx=KC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IJK”⟩K
82 31 adantr φx=KC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩
83 82 fveq1d φx=KC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
84 6 adantr φx=KKD
85 39 adantr φx=KdomC⟨“IJ”⟩=D
86 84 80 85 3eltr4d φx=KxdomC⟨“IJ”⟩
87 36 86 42 syl2an2r φx=KC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
88 80 fveq2d φx=KC⟨“IJ”⟩x=C⟨“IJ”⟩K
89 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cyc2fvx φC⟨“IJ”⟩K=K
90 89 adantr φx=KC⟨“IJ”⟩K=K
91 88 90 eqtrd φx=KC⟨“IJ”⟩x=K
92 91 fveq2d φx=KC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩K
93 1 3 4 6 18 2 cyc2fv2 φC⟨“IK”⟩K=I
94 93 adantr φx=KC⟨“IK”⟩K=I
95 87 92 94 3eqtrd φx=KC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=I
96 83 95 eqtrd φx=KC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x=I
97 79 81 96 3eqtr4d φx=KC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
98 97 adantlr φxIJKx=KC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
99 eltpi xIJKx=Ix=Jx=K
100 99 adantl φxIJKx=Ix=Jx=K
101 56 77 98 100 mpjao3dan φxIJKC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
102 101 adantlr φxDxIJKC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
103 35 adantr φxDIJKC⟨“IJ”⟩:DD
104 103 ffund φxDIJKFunC⟨“IJ”⟩
105 simpr φxDIJKxDIJK
106 105 eldifad φxDIJKxD
107 39 adantr φxDIJKdomC⟨“IJ”⟩=D
108 106 107 eleqtrrd φxDIJKxdomC⟨“IJ”⟩
109 104 108 42 syl2anc φxDIJKC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
110 3 adantr φxDIJKDV
111 4 5 s2cld φ⟨“IJ”⟩WordD
112 111 adantr φxDIJK⟨“IJ”⟩WordD
113 4 5 7 s2f1 φ⟨“IJ”⟩:dom⟨“IJ”⟩1-1D
114 113 adantr φxDIJK⟨“IJ”⟩:dom⟨“IJ”⟩1-1D
115 tpid1g IDIIJK
116 4 115 syl φIIJK
117 tpid2g JDJIJK
118 5 117 syl φJIJK
119 116 118 prssd φIJIJK
120 4 5 s2rn φran⟨“IJ”⟩=IJ
121 120 eqcomd φIJ=ran⟨“IJ”⟩
122 4 5 6 s3rn φran⟨“IJK”⟩=IJK
123 122 eqcomd φIJK=ran⟨“IJK”⟩
124 119 121 123 3sstr3d φran⟨“IJ”⟩ran⟨“IJK”⟩
125 124 adantr φxDIJKran⟨“IJ”⟩ran⟨“IJK”⟩
126 105 eldifbd φxDIJK¬xIJK
127 122 adantr φxDIJKran⟨“IJK”⟩=IJK
128 126 127 neleqtrrd φxDIJK¬xran⟨“IJK”⟩
129 125 128 ssneldd φxDIJK¬xran⟨“IJ”⟩
130 1 110 112 114 106 129 cycpmfv3 φxDIJKC⟨“IJ”⟩x=x
131 130 fveq2d φxDIJKC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩x
132 4 6 s2cld φ⟨“IK”⟩WordD
133 132 adantr φxDIJK⟨“IK”⟩WordD
134 4 6 18 s2f1 φ⟨“IK”⟩:dom⟨“IK”⟩1-1D
135 134 adantr φxDIJK⟨“IK”⟩:dom⟨“IK”⟩1-1D
136 tpid3g KDKIJK
137 6 136 syl φKIJK
138 116 137 prssd φIKIJK
139 138 adantr φxDIJKIKIJK
140 4 6 s2rn φran⟨“IK”⟩=IK
141 140 eqcomd φIK=ran⟨“IK”⟩
142 141 adantr φxDIJKIK=ran⟨“IK”⟩
143 123 adantr φxDIJKIJK=ran⟨“IJK”⟩
144 139 142 143 3sstr3d φxDIJKran⟨“IK”⟩ran⟨“IJK”⟩
145 144 128 ssneldd φxDIJK¬xran⟨“IK”⟩
146 1 110 133 135 106 145 cycpmfv3 φxDIJKC⟨“IK”⟩x=x
147 109 131 146 3eqtrd φxDIJKC⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x=x
148 31 adantr φxDIJKC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩
149 148 fveq1d φxDIJKC⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x=C⟨“IK”⟩C⟨“IJ”⟩x
150 4 5 6 s3cld φ⟨“IJK”⟩WordD
151 150 adantr φxDIJK⟨“IJK”⟩WordD
152 4 5 6 7 8 9 s3f1 φ⟨“IJK”⟩:dom⟨“IJK”⟩1-1D
153 152 adantr φxDIJK⟨“IJK”⟩:dom⟨“IJK”⟩1-1D
154 1 110 151 153 106 128 cycpmfv3 φxDIJKC⟨“IJK”⟩x=x
155 147 149 154 3eqtr4rd φxDIJKC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
156 155 adantlr φxDxDIJKC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
157 tpssi IDJDKDIJKD
158 4 5 6 157 syl3anc φIJKD
159 undif IJKDIJKDIJK=D
160 158 159 sylib φIJKDIJK=D
161 160 eleq2d φxIJKDIJKxD
162 161 biimpar φxDxIJKDIJK
163 elun xIJKDIJKxIJKxDIJK
164 162 163 sylib φxDxIJKxDIJK
165 102 156 164 mpjaodan φxDC⟨“IJK”⟩x=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩x
166 15 25 165 eqfnfvd φC⟨“IJK”⟩=C⟨“IK”⟩·˙C⟨“IJ”⟩