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Theorem sylow2blem1

Description: Lemma for sylow2b . Evaluate the group action on a left coset. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses sylow2b.x X = Base G
sylow2b.xf φ X Fin
sylow2b.h φ H SubGrp G
sylow2b.k φ K SubGrp G
sylow2b.a + ˙ = + G
sylow2b.r ˙ = G ~ QG K
sylow2b.m · ˙ = x H , y X / ˙ ran z y x + ˙ z
Assertion sylow2blem1 φ B H C X B · ˙ C ˙ = B + ˙ C ˙

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sylow2b.x X = Base G
2 sylow2b.xf φ X Fin
3 sylow2b.h φ H SubGrp G
4 sylow2b.k φ K SubGrp G
5 sylow2b.a + ˙ = + G
6 sylow2b.r ˙ = G ~ QG K
7 sylow2b.m · ˙ = x H , y X / ˙ ran z y x + ˙ z
8 simp2 φ B H C X B H
9 6 ovexi ˙ V
10 simp3 φ B H C X C X
11 ecelqsg ˙ V C X C ˙ X / ˙
12 9 10 11 sylancr φ B H C X C ˙ X / ˙
13 simpr x = B y = C ˙ y = C ˙
14 simpl x = B y = C ˙ x = B
15 14 oveq1d x = B y = C ˙ x + ˙ z = B + ˙ z
16 13 15 mpteq12dv x = B y = C ˙ z y x + ˙ z = z C ˙ B + ˙ z
17 16 rneqd x = B y = C ˙ ran z y x + ˙ z = ran z C ˙ B + ˙ z
18 ecexg ˙ V C ˙ V
19 9 18 ax-mp C ˙ V
20 19 mptex z C ˙ B + ˙ z V
21 20 rnex ran z C ˙ B + ˙ z V
22 17 7 21 ovmpoa B H C ˙ X / ˙ B · ˙ C ˙ = ran z C ˙ B + ˙ z
23 8 12 22 syl2anc φ B H C X B · ˙ C ˙ = ran z C ˙ B + ˙ z
24 1 6 eqger K SubGrp G ˙ Er X
25 4 24 syl φ ˙ Er X
26 25 ecss φ B + ˙ C ˙ X
27 2 26 ssfid φ B + ˙ C ˙ Fin
28 27 3ad2ant1 φ B H C X B + ˙ C ˙ Fin
29 vex z V
30 elecg z V C X z C ˙ C ˙ z
31 29 10 30 sylancr φ B H C X z C ˙ C ˙ z
32 31 biimpa φ B H C X z C ˙ C ˙ z
33 subgrcl H SubGrp G G Grp
34 3 33 syl φ G Grp
35 34 3ad2ant1 φ B H C X G Grp
36 1 subgss H SubGrp G H X
37 3 36 syl φ H X
38 37 3ad2ant1 φ B H C X H X
39 38 8 sseldd φ B H C X B X
40 1 5 grpcl G Grp B X C X B + ˙ C X
41 35 39 10 40 syl3anc φ B H C X B + ˙ C X
42 41 adantr φ B H C X C ˙ z B + ˙ C X
43 35 adantr φ B H C X C ˙ z G Grp
44 39 adantr φ B H C X C ˙ z B X
45 1 subgss K SubGrp G K X
46 4 45 syl φ K X
47 eqid inv g G = inv g G
48 1 47 5 6 eqgval G Grp K X C ˙ z C X z X inv g G C + ˙ z K
49 34 46 48 syl2anc φ C ˙ z C X z X inv g G C + ˙ z K
50 49 3ad2ant1 φ B H C X C ˙ z C X z X inv g G C + ˙ z K
51 50 biimpa φ B H C X C ˙ z C X z X inv g G C + ˙ z K
52 51 simp2d φ B H C X C ˙ z z X
53 1 5 grpcl G Grp B X z X B + ˙ z X
54 43 44 52 53 syl3anc φ B H C X C ˙ z B + ˙ z X
55 1 47 grpinvcl G Grp B + ˙ C X inv g G B + ˙ C X
56 35 41 55 syl2anc φ B H C X inv g G B + ˙ C X
57 56 adantr φ B H C X C ˙ z inv g G B + ˙ C X
58 1 5 grpass G Grp inv g G B + ˙ C X B X z X inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z = inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z
59 43 57 44 52 58 syl13anc φ B H C X C ˙ z inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z = inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z
60 1 5 47 grpinvadd G Grp B X C X inv g G B + ˙ C = inv g G C + ˙ inv g G B
61 35 39 10 60 syl3anc φ B H C X inv g G B + ˙ C = inv g G C + ˙ inv g G B
62 1 47 grpinvcl G Grp C X inv g G C X
63 35 10 62 syl2anc φ B H C X inv g G C X
64 eqid - G = - G
65 1 5 47 64 grpsubval inv g G C X B X inv g G C - G B = inv g G C + ˙ inv g G B
66 63 39 65 syl2anc φ B H C X inv g G C - G B = inv g G C + ˙ inv g G B
67 61 66 eqtr4d φ B H C X inv g G B + ˙ C = inv g G C - G B
68 67 oveq1d φ B H C X inv g G B + ˙ C + ˙ B = inv g G C - G B + ˙ B
69 1 5 64 grpnpcan G Grp inv g G C X B X inv g G C - G B + ˙ B = inv g G C
70 35 63 39 69 syl3anc φ B H C X inv g G C - G B + ˙ B = inv g G C
71 68 70 eqtrd φ B H C X inv g G B + ˙ C + ˙ B = inv g G C
72 71 oveq1d φ B H C X inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z = inv g G C + ˙ z
73 72 adantr φ B H C X C ˙ z inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z = inv g G C + ˙ z
74 59 73 eqtr3d φ B H C X C ˙ z inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z = inv g G C + ˙ z
75 51 simp3d φ B H C X C ˙ z inv g G C + ˙ z K
76 74 75 eqeltrd φ B H C X C ˙ z inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z K
77 1 47 5 6 eqgval G Grp K X B + ˙ C ˙ B + ˙ z B + ˙ C X B + ˙ z X inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z K
78 34 46 77 syl2anc φ B + ˙ C ˙ B + ˙ z B + ˙ C X B + ˙ z X inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z K
79 78 3ad2ant1 φ B H C X B + ˙ C ˙ B + ˙ z B + ˙ C X B + ˙ z X inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z K
80 79 adantr φ B H C X C ˙ z B + ˙ C ˙ B + ˙ z B + ˙ C X B + ˙ z X inv g G B + ˙ C + ˙ B + ˙ z K
81 42 54 76 80 mpbir3and φ B H C X C ˙ z B + ˙ C ˙ B + ˙ z
82 ovex B + ˙ z V
83 ovex B + ˙ C V
84 82 83 elec B + ˙ z B + ˙ C ˙ B + ˙ C ˙ B + ˙ z
85 81 84 sylibr φ B H C X C ˙ z B + ˙ z B + ˙ C ˙
86 32 85 syldan φ B H C X z C ˙ B + ˙ z B + ˙ C ˙
87 86 fmpttd φ B H C X z C ˙ B + ˙ z : C ˙ B + ˙ C ˙
88 87 frnd φ B H C X ran z C ˙ B + ˙ z B + ˙ C ˙
89 eqid z X B + ˙ z = z X B + ˙ z
90 1 5 89 grplmulf1o G Grp B X z X B + ˙ z : X 1-1 onto X
91 35 39 90 syl2anc φ B H C X z X B + ˙ z : X 1-1 onto X
92 f1of1 z X B + ˙ z : X 1-1 onto X z X B + ˙ z : X 1-1 X
93 91 92 syl φ B H C X z X B + ˙ z : X 1-1 X
94 25 ecss φ C ˙ X
95 94 3ad2ant1 φ B H C X C ˙ X
96 f1ssres z X B + ˙ z : X 1-1 X C ˙ X z X B + ˙ z C ˙ : C ˙ 1-1 X
97 93 95 96 syl2anc φ B H C X z X B + ˙ z C ˙ : C ˙ 1-1 X
98 resmpt C ˙ X z X B + ˙ z C ˙ = z C ˙ B + ˙ z
99 f1eq1 z X B + ˙ z C ˙ = z C ˙ B + ˙ z z X B + ˙ z C ˙ : C ˙ 1-1 X z C ˙ B + ˙ z : C ˙ 1-1 X
100 95 98 99 3syl φ B H C X z X B + ˙ z C ˙ : C ˙ 1-1 X z C ˙ B + ˙ z : C ˙ 1-1 X
101 97 100 mpbid φ B H C X z C ˙ B + ˙ z : C ˙ 1-1 X
102 f1f1orn z C ˙ B + ˙ z : C ˙ 1-1 X z C ˙ B + ˙ z : C ˙ 1-1 onto ran z C ˙ B + ˙ z
103 101 102 syl φ B H C X z C ˙ B + ˙ z : C ˙ 1-1 onto ran z C ˙ B + ˙ z
104 19 f1oen z C ˙ B + ˙ z : C ˙ 1-1 onto ran z C ˙ B + ˙ z C ˙ ran z C ˙ B + ˙ z
105 ensym C ˙ ran z C ˙ B + ˙ z ran z C ˙ B + ˙ z C ˙
106 103 104 105 3syl φ B H C X ran z C ˙ B + ˙ z C ˙
107 4 3ad2ant1 φ B H C X K SubGrp G
108 1 6 eqgen K SubGrp G C ˙ X / ˙ K C ˙
109 107 12 108 syl2anc φ B H C X K C ˙
110 ensym K C ˙ C ˙ K
111 109 110 syl φ B H C X C ˙ K
112 ecelqsg ˙ V B + ˙ C X B + ˙ C ˙ X / ˙
113 9 41 112 sylancr φ B H C X B + ˙ C ˙ X / ˙
114 1 6 eqgen K SubGrp G B + ˙ C ˙ X / ˙ K B + ˙ C ˙
115 107 113 114 syl2anc φ B H C X K B + ˙ C ˙
116 entr C ˙ K K B + ˙ C ˙ C ˙ B + ˙ C ˙
117 111 115 116 syl2anc φ B H C X C ˙ B + ˙ C ˙
118 entr ran z C ˙ B + ˙ z C ˙ C ˙ B + ˙ C ˙ ran z C ˙ B + ˙ z B + ˙ C ˙
119 106 117 118 syl2anc φ B H C X ran z C ˙ B + ˙ z B + ˙ C ˙
120 fisseneq B + ˙ C ˙ Fin ran z C ˙ B + ˙ z B + ˙ C ˙ ran z C ˙ B + ˙ z B + ˙ C ˙ ran z C ˙ B + ˙ z = B + ˙ C ˙
121 28 88 119 120 syl3anc φ B H C X ran z C ˙ B + ˙ z = B + ˙ C ˙
122 23 121 eqtrd φ B H C X B · ˙ C ˙ = B + ˙ C ˙