Metamath Proof Explorer


Theorem gexexlem

Description: Lemma for gexex . (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses gexex.1 X=BaseG
gexex.2 E=gExG
gexex.3 O=odG
gexexlem.1 φGAbel
gexexlem.2 φE
gexexlem.3 φAX
gexexlem.4 φyXOyOA
Assertion gexexlem φOA=E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gexex.1 X=BaseG
2 gexex.2 E=gExG
3 gexex.3 O=odG
4 gexexlem.1 φGAbel
5 gexexlem.2 φE
6 gexexlem.3 φAX
7 gexexlem.4 φyXOyOA
8 1 3 odcl AXOA0
9 6 8 syl φOA0
10 5 nnnn0d φE0
11 ablgrp GAbelGGrp
12 4 11 syl φGGrp
13 1 2 3 gexod GGrpAXOAE
14 12 6 13 syl2anc φOAE
15 4 ad2antrr φxXpGAbel
16 12 ad2antrr φxXpGGrp
17 prmnn pp
18 17 adantl φxXpp
19 simpr φxXpp
20 5 ad2antrr φxXpE
21 6 ad2antrr φxXpAX
22 1 2 3 gexnnod GGrpEAXOA
23 16 20 21 22 syl3anc φxXpOA
24 19 23 pccld φxXpppCntOA0
25 18 24 nnexpcld φxXppppCntOA
26 25 nnzd φxXppppCntOA
27 eqid G=G
28 1 27 mulgcl GGrppppCntOAAXpppCntOAGAX
29 16 26 21 28 syl3anc φxXppppCntOAGAX
30 simplr φxXpxX
31 1 2 3 gexnnod GGrpExXOx
32 16 20 30 31 syl3anc φxXpOx
33 pcdvds pOxpppCntOxOx
34 19 32 33 syl2anc φxXppppCntOxOx
35 19 32 pccld φxXpppCntOx0
36 18 35 nnexpcld φxXppppCntOx
37 nndivdvds OxpppCntOxpppCntOxOxOxpppCntOx
38 32 36 37 syl2anc φxXppppCntOxOxOxpppCntOx
39 34 38 mpbid φxXpOxpppCntOx
40 39 nnzd φxXpOxpppCntOx
41 1 27 mulgcl GGrpOxpppCntOxxXOxpppCntOxGxX
42 16 40 30 41 syl3anc φxXpOxpppCntOxGxX
43 1 3 27 odmulg GGrpAXpppCntOAOA=pppCntOAgcdOAOpppCntOAGA
44 16 21 26 43 syl3anc φxXpOA=pppCntOAgcdOAOpppCntOAGA
45 pcdvds pOApppCntOAOA
46 19 23 45 syl2anc φxXppppCntOAOA
47 gcdeq pppCntOAOApppCntOAgcdOA=pppCntOApppCntOAOA
48 25 23 47 syl2anc φxXppppCntOAgcdOA=pppCntOApppCntOAOA
49 46 48 mpbird φxXppppCntOAgcdOA=pppCntOA
50 49 oveq1d φxXppppCntOAgcdOAOpppCntOAGA=pppCntOAOpppCntOAGA
51 44 50 eqtrd φxXpOA=pppCntOAOpppCntOAGA
52 51 oveq1d φxXpOApppCntOA=pppCntOAOpppCntOAGApppCntOA
53 1 2 3 gexnnod GGrpEpppCntOAGAXOpppCntOAGA
54 16 20 29 53 syl3anc φxXpOpppCntOAGA
55 54 nncnd φxXpOpppCntOAGA
56 25 nncnd φxXppppCntOA
57 25 nnne0d φxXppppCntOA0
58 55 56 57 divcan3d φxXppppCntOAOpppCntOAGApppCntOA=OpppCntOAGA
59 52 58 eqtr2d φxXpOpppCntOAGA=OApppCntOA
60 1 2 3 gexnnod GGrpEOxpppCntOxGxXOOxpppCntOxGx
61 16 20 42 60 syl3anc φxXpOOxpppCntOxGx
62 61 nncnd φxXpOOxpppCntOxGx
63 36 nncnd φxXppppCntOx
64 39 nncnd φxXpOxpppCntOx
65 39 nnne0d φxXpOxpppCntOx0
66 32 nncnd φxXpOx
67 36 nnne0d φxXppppCntOx0
68 66 63 67 divcan1d φxXpOxpppCntOxpppCntOx=Ox
69 1 3 27 odmulg GGrpxXOxpppCntOxOx=OxpppCntOxgcdOxOOxpppCntOxGx
70 16 30 40 69 syl3anc φxXpOx=OxpppCntOxgcdOxOOxpppCntOxGx
71 36 nnzd φxXppppCntOx
72 dvdsmul1 OxpppCntOxpppCntOxOxpppCntOxOxpppCntOxpppCntOx
73 40 71 72 syl2anc φxXpOxpppCntOxOxpppCntOxpppCntOx
74 73 68 breqtrd φxXpOxpppCntOxOx
75 gcdeq OxpppCntOxOxOxpppCntOxgcdOx=OxpppCntOxOxpppCntOxOx
76 39 32 75 syl2anc φxXpOxpppCntOxgcdOx=OxpppCntOxOxpppCntOxOx
77 74 76 mpbird φxXpOxpppCntOxgcdOx=OxpppCntOx
78 77 oveq1d φxXpOxpppCntOxgcdOxOOxpppCntOxGx=OxpppCntOxOOxpppCntOxGx
79 68 70 78 3eqtrrd φxXpOxpppCntOxOOxpppCntOxGx=OxpppCntOxpppCntOx
80 62 63 64 65 79 mulcanad φxXpOOxpppCntOxGx=pppCntOx
81 59 80 oveq12d φxXpOpppCntOAGAgcdOOxpppCntOxGx=OApppCntOAgcdpppCntOx
82 nndivdvds OApppCntOApppCntOAOAOApppCntOA
83 23 25 82 syl2anc φxXppppCntOAOAOApppCntOA
84 46 83 mpbid φxXpOApppCntOA
85 84 nnzd φxXpOApppCntOA
86 85 71 gcdcomd φxXpOApppCntOAgcdpppCntOx=pppCntOxgcdOApppCntOA
87 pcndvds2 pOA¬pOApppCntOA
88 19 23 87 syl2anc φxXp¬pOApppCntOA
89 coprm pOApppCntOA¬pOApppCntOApgcdOApppCntOA=1
90 19 85 89 syl2anc φxXp¬pOApppCntOApgcdOApppCntOA=1
91 88 90 mpbid φxXppgcdOApppCntOA=1
92 prmz pp
93 92 adantl φxXpp
94 rpexp1i pOApppCntOAppCntOx0pgcdOApppCntOA=1pppCntOxgcdOApppCntOA=1
95 93 85 35 94 syl3anc φxXppgcdOApppCntOA=1pppCntOxgcdOApppCntOA=1
96 91 95 mpd φxXppppCntOxgcdOApppCntOA=1
97 81 86 96 3eqtrd φxXpOpppCntOAGAgcdOOxpppCntOxGx=1
98 eqid +G=+G
99 3 1 98 odadd GAbelpppCntOAGAXOxpppCntOxGxXOpppCntOAGAgcdOOxpppCntOxGx=1OpppCntOAGA+GOxpppCntOxGx=OpppCntOAGAOOxpppCntOxGx
100 15 29 42 97 99 syl31anc φxXpOpppCntOAGA+GOxpppCntOxGx=OpppCntOAGAOOxpppCntOxGx
101 59 80 oveq12d φxXpOpppCntOAGAOOxpppCntOxGx=OApppCntOApppCntOx
102 100 101 eqtrd φxXpOpppCntOAGA+GOxpppCntOxGx=OApppCntOApppCntOx
103 fveq2 y=pppCntOAGA+GOxpppCntOxGxOy=OpppCntOAGA+GOxpppCntOxGx
104 103 breq1d y=pppCntOAGA+GOxpppCntOxGxOyOAOpppCntOAGA+GOxpppCntOxGxOA
105 7 ralrimiva φyXOyOA
106 105 ad2antrr φxXpyXOyOA
107 1 98 grpcl GGrppppCntOAGAXOxpppCntOxGxXpppCntOAGA+GOxpppCntOxGxX
108 16 29 42 107 syl3anc φxXppppCntOAGA+GOxpppCntOxGxX
109 104 106 108 rspcdva φxXpOpppCntOAGA+GOxpppCntOxGxOA
110 102 109 eqbrtrrd φxXpOApppCntOApppCntOxOA
111 84 nnred φxXpOApppCntOA
112 23 nnred φxXpOA
113 36 nnrpd φxXppppCntOx+
114 111 112 113 lemuldivd φxXpOApppCntOApppCntOxOAOApppCntOAOApppCntOx
115 110 114 mpbid φxXpOApppCntOAOApppCntOx
116 nnrp pppCntOxpppCntOx+
117 nnrp pppCntOApppCntOA+
118 nnrp OAOA+
119 rpregt0 pppCntOx+pppCntOx0<pppCntOx
120 rpregt0 pppCntOA+pppCntOA0<pppCntOA
121 rpregt0 OA+OA0<OA
122 lediv2 pppCntOx0<pppCntOxpppCntOA0<pppCntOAOA0<OApppCntOxpppCntOAOApppCntOAOApppCntOx
123 119 120 121 122 syl3an pppCntOx+pppCntOA+OA+pppCntOxpppCntOAOApppCntOAOApppCntOx
124 116 117 118 123 syl3an pppCntOxpppCntOAOApppCntOxpppCntOAOApppCntOAOApppCntOx
125 36 25 23 124 syl3anc φxXppppCntOxpppCntOAOApppCntOAOApppCntOx
126 115 125 mpbird φxXppppCntOxpppCntOA
127 18 nnred φxXpp
128 35 nn0zd φxXpppCntOx
129 24 nn0zd φxXpppCntOA
130 prmuz2 pp2
131 130 adantl φxXpp2
132 eluz2gt1 p21<p
133 131 132 syl φxXp1<p
134 127 128 129 133 leexp2d φxXpppCntOxppCntOApppCntOxpppCntOA
135 126 134 mpbird φxXpppCntOxppCntOA
136 135 ralrimiva φxXpppCntOxppCntOA
137 1 3 odcl xXOx0
138 137 adantl φxXOx0
139 138 nn0zd φxXOx
140 9 nn0zd φOA
141 140 adantr φxXOA
142 pc2dvds OxOAOxOApppCntOxppCntOA
143 139 141 142 syl2anc φxXOxOApppCntOxppCntOA
144 136 143 mpbird φxXOxOA
145 144 ralrimiva φxXOxOA
146 1 2 3 gexdvds2 GGrpOAEOAxXOxOA
147 12 140 146 syl2anc φEOAxXOxOA
148 145 147 mpbird φEOA
149 dvdseq OA0E0OAEEOAOA=E
150 9 10 14 148 149 syl22anc φOA=E