Metamath Proof Explorer


Theorem unitscyglem1

Description: Lemma for unitscyg . (Contributed by metakunt, 13-Jul-2025)

Ref Expression
Hypotheses unitscyglem1.1 ⊢ B = Base G
unitscyglem1.2 ⊢ × ˙ = ⋅ G
unitscyglem1.3 ⊢ φ → G ∈ Grp
unitscyglem1.4 ⊢ φ → B ∈ Fin
unitscyglem1.5 ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ x ∈ B | n × ˙ x = 0 G ≤ n
unitscyglem1.6 ⊢ φ → A ∈ B
Assertion unitscyglem1 ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G = od ⁡ G ⁡ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 unitscyglem1.1 ⊢ B = Base G
2 unitscyglem1.2 ⊢ × ˙ = ⋅ G
3 unitscyglem1.3 ⊢ φ → G ∈ Grp
4 unitscyglem1.4 ⊢ φ → B ∈ Fin
5 unitscyglem1.5 ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ x ∈ B | n × ˙ x = 0 G ≤ n
6 unitscyglem1.6 ⊢ φ → A ∈ B
7 oveq1 ⊢ n = od ⁡ G ⁡ A → n × ˙ x = od ⁡ G ⁡ A × ˙ x
8 7 eqeq1d ⊢ n = od ⁡ G ⁡ A → n × ˙ x = 0 G ↔ od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
9 8 rabbidv ⊢ n = od ⁡ G ⁡ A → x ∈ B | n × ˙ x = 0 G = x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
10 9 fveq2d ⊢ n = od ⁡ G ⁡ A → x ∈ B | n × ˙ x = 0 G = x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
11 id ⊢ n = od ⁡ G ⁡ A → n = od ⁡ G ⁡ A
12 10 11 breq12d ⊢ n = od ⁡ G ⁡ A → x ∈ B | n × ˙ x = 0 G ≤ n ↔ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ≤ od ⁡ G ⁡ A
13 eqid ⊢ od ⁡ G = od ⁡ G
14 1 13 odcl2 ⊢ G ∈ Grp ∧ B ∈ Fin ∧ A ∈ B → od ⁡ G ⁡ A ∈ ℕ
15 3 4 6 14 syl3anc ⊢ φ → od ⁡ G ⁡ A ∈ ℕ
16 12 5 15 rspcdva ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ≤ od ⁡ G ⁡ A
17 eqid ⊢ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A = i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A
18 1 13 2 17 dfod2 ⊢ G ∈ Grp ∧ A ∈ B → od ⁡ G ⁡ A = if ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ∈ Fin ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A 0
19 3 6 18 syl2anc ⊢ φ → od ⁡ G ⁡ A = if ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ∈ Fin ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A 0
20 3 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ ℤ → G ∈ Grp
21 simpr ⊢ φ ∧ i ∈ ℤ → i ∈ ℤ
22 6 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ ℤ → A ∈ B
23 1 2 20 21 22 mulgcld ⊢ φ ∧ i ∈ ℤ → i × ˙ A ∈ B
24 23 fmpttd ⊢ φ → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A : ℤ ⟶ B
25 frn ⊢ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A : ℤ ⟶ B → ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⊆ B
26 24 25 syl ⊢ φ → ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⊆ B
27 4 26 ssfid ⊢ φ → ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ∈ Fin
28 27 iftrued ⊢ φ → if ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ∈ Fin ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A 0 = ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A
29 19 28 eqtrd ⊢ φ → od ⁡ G ⁡ A = ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A
30 eqid ⊢ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G = x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
31 fvexd ⊢ φ → Base G ∈ V
32 1 31 eqeltrid ⊢ φ → B ∈ V
33 30 32 rabexd ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ∈ V
34 ovexd ⊢ φ ∧ i ∈ ℤ → i × ˙ A ∈ V
35 34 fmpttd ⊢ φ → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A : ℤ ⟶ V
36 35 ffnd ⊢ φ → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A Fn ℤ
37 fvelrnb ⊢ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A Fn ℤ → y ∈ ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ↔ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y
38 36 37 syl ⊢ φ → y ∈ ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ↔ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y
39 38 biimpa ⊢ φ ∧ y ∈ ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A → ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y
40 id ⊢ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y
41 40 eqcomd ⊢ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y → y = i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w
42 41 adantl ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ∧ w ∈ ℤ ∧ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y → y = i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w
43 simpll ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ∧ w ∈ ℤ → φ
44 simpr ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ∧ w ∈ ℤ → w ∈ ℤ
45 43 44 jca ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ∧ w ∈ ℤ → φ ∧ w ∈ ℤ
46 eqidd ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A = i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A
47 simpr ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ ∧ i = w → i = w
48 47 oveq1d ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ ∧ i = w → i × ˙ A = w × ˙ A
49 simpr ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w ∈ ℤ
50 ovexd ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w × ˙ A ∈ V
51 46 48 49 50 fvmptd ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = w × ˙ A
52 oveq2 ⊢ x = w × ˙ A → od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = od ⁡ G ⁡ A × ˙ w × ˙ A
53 52 eqeq1d ⊢ x = w × ˙ A → od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ↔ od ⁡ G ⁡ A × ˙ w × ˙ A = 0 G
54 3 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → G ∈ Grp
55 6 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → A ∈ B
56 1 2 54 49 55 mulgcld ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w × ˙ A ∈ B
57 15 nnzd ⊢ φ → od ⁡ G ⁡ A ∈ ℤ
58 57 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → od ⁡ G ⁡ A ∈ ℤ
59 49 58 55 3jca ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w ∈ ℤ ∧ od ⁡ G ⁡ A ∈ ℤ ∧ A ∈ B
60 1 2 mulgass ⊢ G ∈ Grp ∧ w ∈ ℤ ∧ od ⁡ G ⁡ A ∈ ℤ ∧ A ∈ B → w ⁢ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A = w × ˙ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A
61 54 59 60 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w ⁢ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A = w × ˙ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A
62 eqid ⊢ 0 G = 0 G
63 1 13 2 62 odid ⊢ A ∈ B → od ⁡ G ⁡ A × ˙ A = 0 G
64 55 63 syl ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → od ⁡ G ⁡ A × ˙ A = 0 G
65 64 oveq2d ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w × ˙ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A = w × ˙ 0 G
66 1 2 62 mulgz ⊢ G ∈ Grp ∧ w ∈ ℤ → w × ˙ 0 G = 0 G
67 3 66 sylan ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w × ˙ 0 G = 0 G
68 65 67 eqtrd ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w × ˙ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A = 0 G
69 61 68 eqtr2d ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → 0 G = w ⁢ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A
70 59 simp2d ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → od ⁡ G ⁡ A ∈ ℤ
71 70 49 55 3jca ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → od ⁡ G ⁡ A ∈ ℤ ∧ w ∈ ℤ ∧ A ∈ B
72 1 2 mulgassr ⊢ G ∈ Grp ∧ od ⁡ G ⁡ A ∈ ℤ ∧ w ∈ ℤ ∧ A ∈ B → w ⁢ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A = od ⁡ G ⁡ A × ˙ w × ˙ A
73 54 71 72 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w ⁢ od ⁡ G ⁡ A × ˙ A = od ⁡ G ⁡ A × ˙ w × ˙ A
74 69 73 eqtr2d ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → od ⁡ G ⁡ A × ˙ w × ˙ A = 0 G
75 53 56 74 elrabd ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → w × ˙ A ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
76 51 75 eqeltrd ⊢ φ ∧ w ∈ ℤ → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
77 45 76 syl ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ∧ w ∈ ℤ → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
78 77 adantr ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ∧ w ∈ ℤ ∧ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
79 42 78 eqeltrd ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ∧ w ∈ ℤ ∧ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y → y ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
80 nfv ⊢ Ⅎ w i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y
81 nfv ⊢ Ⅎ z i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y
82 fveqeq2 ⊢ z = w → i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ↔ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y
83 80 81 82 cbvrexw ⊢ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y ↔ ∃ w ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y
84 83 bilani ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y → ∃ w ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ w = y
85 79 84 r19.29a ⊢ φ ∧ ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y → y ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
86 85 ex ⊢ φ → ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y → y ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
87 86 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A → ∃ z ∈ ℤ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⁡ z = y → y ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
88 39 87 mpd ⊢ φ ∧ y ∈ ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A → y ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
89 88 ex ⊢ φ → y ∈ ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A → y ∈ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
90 89 ssrdv ⊢ φ → ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⊆ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
91 hashss ⊢ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ∈ V ∧ ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ⊆ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G → ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ≤ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
92 33 90 91 syl2anc ⊢ φ → ran ⁡ i ∈ ℤ ⟼ i × ˙ A ≤ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
93 29 92 eqbrtrd ⊢ φ → od ⁡ G ⁡ A ≤ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
94 16 93 jca ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ≤ od ⁡ G ⁡ A ∧ od ⁡ G ⁡ A ≤ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
95 ssrab2 ⊢ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ⊆ B
96 95 a1i ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ⊆ B
97 4 96 ssfid ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ∈ Fin
98 hashcl ⊢ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ∈ Fin → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ∈ ℕ 0
99 97 98 syl ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ∈ ℕ 0
100 99 nn0red ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ∈ ℝ
101 15 nnred ⊢ φ → od ⁡ G ⁡ A ∈ ℝ
102 100 101 letri3d ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G = od ⁡ G ⁡ A ↔ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G ≤ od ⁡ G ⁡ A ∧ od ⁡ G ⁡ A ≤ x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G
103 94 102 mpbird ⊢ φ → x ∈ B | od ⁡ G ⁡ A × ˙ x = 0 G = od ⁡ G ⁡ A