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Theorem sylow1lem2

Description: Lemma for sylow1 . The function .(+) is a group action on S . (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses sylow1.x ⊒ 𝑋 = ( Base β€˜ 𝐺 )
sylow1.g ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐺 ∈ Grp )
sylow1.f ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ Fin )
sylow1.p ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑃 ∈ β„™ )
sylow1.n ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑁 ∈ β„•0 )
sylow1.d ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) βˆ₯ ( β™― β€˜ 𝑋 ) )
sylow1lem.a ⊒ + = ( +g β€˜ 𝐺 )
sylow1lem.s ⊒ 𝑆 = { 𝑠 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) }
sylow1lem.m ⊒ βŠ• = ( π‘₯ ∈ 𝑋 , 𝑦 ∈ 𝑆 ↦ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) )
Assertion sylow1lem2 ( πœ‘ β†’ βŠ• ∈ ( 𝐺 GrpAct 𝑆 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sylow1.x ⊒ 𝑋 = ( Base β€˜ 𝐺 )
2 sylow1.g ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐺 ∈ Grp )
3 sylow1.f ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ Fin )
4 sylow1.p ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑃 ∈ β„™ )
5 sylow1.n ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑁 ∈ β„•0 )
6 sylow1.d ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) βˆ₯ ( β™― β€˜ 𝑋 ) )
7 sylow1lem.a ⊒ + = ( +g β€˜ 𝐺 )
8 sylow1lem.s ⊒ 𝑆 = { 𝑠 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) }
9 sylow1lem.m ⊒ βŠ• = ( π‘₯ ∈ 𝑋 , 𝑦 ∈ 𝑆 ↦ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) )
10 1 fvexi ⊒ 𝑋 ∈ V
11 10 pwex ⊒ 𝒫 𝑋 ∈ V
12 8 11 rabex2 ⊒ 𝑆 ∈ V
13 2 12 jctir ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑆 ∈ V ) )
14 simprl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ π‘₯ ∈ 𝑋 )
15 eqid ⊒ ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) )
16 1 7 15 grplmulf1o ⊒ ( ( 𝐺 ∈ Grp ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑋 –1-1-ontoβ†’ 𝑋 )
17 2 14 16 syl2an2r ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑋 –1-1-ontoβ†’ 𝑋 )
18 f1of1 ⊒ ( ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑋 –1-1-ontoβ†’ 𝑋 β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑋 –1-1β†’ 𝑋 )
19 17 18 syl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑋 –1-1β†’ 𝑋 )
20 simprr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ 𝑦 ∈ 𝑆 )
21 fveqeq2 ⊒ ( 𝑠 = 𝑦 β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) ↔ ( β™― β€˜ 𝑦 ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) ) )
22 21 8 elrab2 ⊒ ( 𝑦 ∈ 𝑆 ↔ ( 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ( β™― β€˜ 𝑦 ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) ) )
23 20 22 sylib ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ( β™― β€˜ 𝑦 ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) ) )
24 23 simpld ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 )
25 24 elpwid ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ 𝑦 βŠ† 𝑋 )
26 f1ssres ⊒ ( ( ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑋 –1-1β†’ 𝑋 ∧ 𝑦 βŠ† 𝑋 ) β†’ ( ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†Ύ 𝑦 ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 )
27 19 25 26 syl2anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†Ύ 𝑦 ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 )
28 resmpt ⊒ ( 𝑦 βŠ† 𝑋 β†’ ( ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†Ύ 𝑦 ) = ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) )
29 f1eq1 ⊒ ( ( ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†Ύ 𝑦 ) = ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†’ ( ( ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†Ύ 𝑦 ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 ↔ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 ) )
30 25 28 29 3syl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( ( ( 𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†Ύ 𝑦 ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 ↔ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 ) )
31 27 30 mpbid ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 )
32 f1f ⊒ ( ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 ⟢ 𝑋 )
33 frn ⊒ ( ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 ⟢ 𝑋 β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) βŠ† 𝑋 )
34 31 32 33 3syl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) βŠ† 𝑋 )
35 10 elpw2 ⊒ ( ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ 𝒫 𝑋 ↔ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) βŠ† 𝑋 )
36 34 35 sylibr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ 𝒫 𝑋 )
37 f1f1orn ⊒ ( ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 –1-1β†’ 𝑋 β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 –1-1-ontoβ†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) )
38 vex ⊒ 𝑦 ∈ V
39 38 f1oen ⊒ ( ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) : 𝑦 –1-1-ontoβ†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†’ 𝑦 β‰ˆ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) )
40 31 37 39 3syl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ 𝑦 β‰ˆ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) )
41 ssfi ⊒ ( ( 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑦 βŠ† 𝑋 ) β†’ 𝑦 ∈ Fin )
42 3 25 41 syl2an2r ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ 𝑦 ∈ Fin )
43 ssfi ⊒ ( ( 𝑋 ∈ Fin ∧ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) βŠ† 𝑋 ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ Fin )
44 3 34 43 syl2an2r ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ Fin )
45 hashen ⊒ ( ( 𝑦 ∈ Fin ∧ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ Fin ) β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑦 ) = ( β™― β€˜ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ) ↔ 𝑦 β‰ˆ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ) )
46 42 44 45 syl2anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑦 ) = ( β™― β€˜ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ) ↔ 𝑦 β‰ˆ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ) )
47 40 46 mpbird ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( β™― β€˜ 𝑦 ) = ( β™― β€˜ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ) )
48 23 simprd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( β™― β€˜ 𝑦 ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) )
49 47 48 eqtr3d ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ( β™― β€˜ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) )
50 fveqeq2 ⊒ ( 𝑠 = ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) ↔ ( β™― β€˜ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) ) )
51 50 8 elrab2 ⊒ ( ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ 𝑆 ↔ ( ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ( β™― β€˜ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ) = ( 𝑃 ↑ 𝑁 ) ) )
52 36 49 51 sylanbrc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ ( π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ) ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ 𝑆 )
53 52 ralrimivva ⊒ ( πœ‘ β†’ βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑆 ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ 𝑆 )
54 9 fmpo ⊒ ( βˆ€ π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑦 ∈ 𝑆 ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) ∈ 𝑆 ↔ βŠ• : ( 𝑋 Γ— 𝑆 ) ⟢ 𝑆 )
55 53 54 sylib ⊒ ( πœ‘ β†’ βŠ• : ( 𝑋 Γ— 𝑆 ) ⟢ 𝑆 )
56 2 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ 𝐺 ∈ Grp )
57 eqid ⊒ ( 0g β€˜ 𝐺 ) = ( 0g β€˜ 𝐺 )
58 1 57 grpidcl ⊒ ( 𝐺 ∈ Grp β†’ ( 0g β€˜ 𝐺 ) ∈ 𝑋 )
59 56 58 syl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( 0g β€˜ 𝐺 ) ∈ 𝑋 )
60 simpr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ π‘Ž ∈ 𝑆 )
61 simpr ⊒ ( ( π‘₯ = ( 0g β€˜ 𝐺 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ 𝑦 = π‘Ž )
62 simpl ⊒ ( ( π‘₯ = ( 0g β€˜ 𝐺 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ π‘₯ = ( 0g β€˜ 𝐺 ) )
63 62 oveq1d ⊒ ( ( π‘₯ = ( 0g β€˜ 𝐺 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ( π‘₯ + 𝑧 ) = ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) )
64 61 63 mpteq12dv ⊒ ( ( π‘₯ = ( 0g β€˜ 𝐺 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) )
65 64 rneqd ⊒ ( ( π‘₯ = ( 0g β€˜ 𝐺 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) )
66 vex ⊒ π‘Ž ∈ V
67 66 mptex ⊒ ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) ∈ V
68 67 rnex ⊒ ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) ∈ V
69 65 9 68 ovmpoa ⊒ ( ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) ∈ 𝑋 ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) βŠ• π‘Ž ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) )
70 59 60 69 syl2anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) βŠ• π‘Ž ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) )
71 8 ssrab3 ⊒ 𝑆 βŠ† 𝒫 𝑋
72 71 60 sselid ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ π‘Ž ∈ 𝒫 𝑋 )
73 72 elpwid ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ π‘Ž βŠ† 𝑋 )
74 73 sselda ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ 𝑧 ∈ π‘Ž ) β†’ 𝑧 ∈ 𝑋 )
75 1 7 57 grplid ⊒ ( ( 𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) β†’ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) = 𝑧 )
76 56 74 75 syl2an2r ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ 𝑧 ∈ π‘Ž ) β†’ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) = 𝑧 )
77 76 mpteq2dva ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) = ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ 𝑧 ) )
78 mptresid ⊒ ( I β†Ύ π‘Ž ) = ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ 𝑧 )
79 77 78 eqtr4di ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) = ( I β†Ύ π‘Ž ) )
80 79 rneqd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) = ran ( I β†Ύ π‘Ž ) )
81 rnresi ⊒ ran ( I β†Ύ π‘Ž ) = π‘Ž
82 80 81 eqtrdi ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) + 𝑧 ) ) = π‘Ž )
83 70 82 eqtrd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) βŠ• π‘Ž ) = π‘Ž )
84 ovex ⊒ ( 𝑐 + 𝑧 ) ∈ V
85 oveq2 ⊒ ( 𝑀 = ( 𝑐 + 𝑧 ) β†’ ( 𝑏 + 𝑀 ) = ( 𝑏 + ( 𝑐 + 𝑧 ) ) )
86 84 85 abrexco ⊒ { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑀 ∈ { 𝑣 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑣 = ( 𝑐 + 𝑧 ) } 𝑒 = ( 𝑏 + 𝑀 ) } = { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑒 = ( 𝑏 + ( 𝑐 + 𝑧 ) ) }
87 simprr ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ 𝑐 ∈ 𝑋 )
88 60 adantr ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ π‘Ž ∈ 𝑆 )
89 simpr ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑐 ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ 𝑦 = π‘Ž )
90 simpl ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑐 ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ π‘₯ = 𝑐 )
91 90 oveq1d ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑐 ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ( π‘₯ + 𝑧 ) = ( 𝑐 + 𝑧 ) )
92 89 91 mpteq12dv ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑐 ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) ) )
93 92 rneqd ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑐 ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) ) )
94 66 mptex ⊒ ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) ) ∈ V
95 94 rnex ⊒ ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) ) ∈ V
96 93 9 95 ovmpoa ⊒ ( ( 𝑐 ∈ 𝑋 ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) ) )
97 87 88 96 syl2anc ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) ) )
98 eqid ⊒ ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) ) = ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) )
99 98 rnmpt ⊒ ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( 𝑐 + 𝑧 ) ) = { 𝑣 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑣 = ( 𝑐 + 𝑧 ) }
100 97 99 eqtrdi ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) = { 𝑣 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑣 = ( 𝑐 + 𝑧 ) } )
101 100 rexeqdv ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( βˆƒ 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) 𝑒 = ( 𝑏 + 𝑀 ) ↔ βˆƒ 𝑀 ∈ { 𝑣 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑣 = ( 𝑐 + 𝑧 ) } 𝑒 = ( 𝑏 + 𝑀 ) ) )
102 101 abbidv ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) 𝑒 = ( 𝑏 + 𝑀 ) } = { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑀 ∈ { 𝑣 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑣 = ( 𝑐 + 𝑧 ) } 𝑒 = ( 𝑏 + 𝑀 ) } )
103 56 ad2antrr ⊒ ( ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) ∧ 𝑧 ∈ π‘Ž ) β†’ 𝐺 ∈ Grp )
104 simprl ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ 𝑏 ∈ 𝑋 )
105 104 adantr ⊒ ( ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) ∧ 𝑧 ∈ π‘Ž ) β†’ 𝑏 ∈ 𝑋 )
106 87 adantr ⊒ ( ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) ∧ 𝑧 ∈ π‘Ž ) β†’ 𝑐 ∈ 𝑋 )
107 74 adantlr ⊒ ( ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) ∧ 𝑧 ∈ π‘Ž ) β†’ 𝑧 ∈ 𝑋 )
108 1 7 grpass ⊒ ( ( 𝐺 ∈ Grp ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) = ( 𝑏 + ( 𝑐 + 𝑧 ) ) )
109 103 105 106 107 108 syl13anc ⊒ ( ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) ∧ 𝑧 ∈ π‘Ž ) β†’ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) = ( 𝑏 + ( 𝑐 + 𝑧 ) ) )
110 109 eqeq2d ⊒ ( ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) ∧ 𝑧 ∈ π‘Ž ) β†’ ( 𝑒 = ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ↔ 𝑒 = ( 𝑏 + ( 𝑐 + 𝑧 ) ) ) )
111 110 rexbidva ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑒 = ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ↔ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑒 = ( 𝑏 + ( 𝑐 + 𝑧 ) ) ) )
112 111 abbidv ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑒 = ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) } = { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑒 = ( 𝑏 + ( 𝑐 + 𝑧 ) ) } )
113 86 102 112 3eqtr4a ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) 𝑒 = ( 𝑏 + 𝑀 ) } = { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑒 = ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) } )
114 eqid ⊒ ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) = ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) )
115 114 rnmpt ⊒ ran ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) = { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) 𝑒 = ( 𝑏 + 𝑀 ) }
116 eqid ⊒ ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) = ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) )
117 116 rnmpt ⊒ ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) = { 𝑒 ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ π‘Ž 𝑒 = ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) }
118 113 115 117 3eqtr4g ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ran ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) )
119 55 ad2antrr ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ βŠ• : ( 𝑋 Γ— 𝑆 ) ⟢ 𝑆 )
120 119 87 88 fovcdmd ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ∈ 𝑆 )
121 simpr ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑏 ∧ 𝑦 = ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) β†’ 𝑦 = ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) )
122 simpl ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑏 ∧ 𝑦 = ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) β†’ π‘₯ = 𝑏 )
123 122 oveq1d ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑏 ∧ 𝑦 = ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) β†’ ( π‘₯ + 𝑧 ) = ( 𝑏 + 𝑧 ) )
124 121 123 mpteq12dv ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑏 ∧ 𝑦 = ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ( 𝑧 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑧 ) ) )
125 oveq2 ⊒ ( 𝑧 = 𝑀 β†’ ( 𝑏 + 𝑧 ) = ( 𝑏 + 𝑀 ) )
126 125 cbvmptv ⊒ ( 𝑧 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑧 ) ) = ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) )
127 124 126 eqtrdi ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑏 ∧ 𝑦 = ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) )
128 127 rneqd ⊒ ( ( π‘₯ = 𝑏 ∧ 𝑦 = ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ran ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) )
129 ovex ⊒ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ∈ V
130 129 mptex ⊒ ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) ∈ V
131 130 rnex ⊒ ran ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) ∈ V
132 128 9 131 ovmpoa ⊒ ( ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ∈ 𝑆 ) β†’ ( 𝑏 βŠ• ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) = ran ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) )
133 104 120 132 syl2anc ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝑏 βŠ• ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) = ran ( 𝑀 ∈ ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ↦ ( 𝑏 + 𝑀 ) ) )
134 2 ad2antrr ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ 𝐺 ∈ Grp )
135 1 7 grpcl ⊒ ( ( 𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) β†’ ( 𝑏 + 𝑐 ) ∈ 𝑋 )
136 134 104 87 135 syl3anc ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( 𝑏 + 𝑐 ) ∈ 𝑋 )
137 simpr ⊒ ( ( π‘₯ = ( 𝑏 + 𝑐 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ 𝑦 = π‘Ž )
138 simpl ⊒ ( ( π‘₯ = ( 𝑏 + 𝑐 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ π‘₯ = ( 𝑏 + 𝑐 ) )
139 138 oveq1d ⊒ ( ( π‘₯ = ( 𝑏 + 𝑐 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ( π‘₯ + 𝑧 ) = ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) )
140 137 139 mpteq12dv ⊒ ( ( π‘₯ = ( 𝑏 + 𝑐 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) )
141 140 rneqd ⊒ ( ( π‘₯ = ( 𝑏 + 𝑐 ) ∧ 𝑦 = π‘Ž ) β†’ ran ( 𝑧 ∈ 𝑦 ↦ ( π‘₯ + 𝑧 ) ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) )
142 66 mptex ⊒ ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) ∈ V
143 142 rnex ⊒ ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) ∈ V
144 141 9 143 ovmpoa ⊒ ( ( ( 𝑏 + 𝑐 ) ∈ 𝑋 ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) βŠ• π‘Ž ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) )
145 136 88 144 syl2anc ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) βŠ• π‘Ž ) = ran ( 𝑧 ∈ π‘Ž ↦ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) + 𝑧 ) ) )
146 118 133 145 3eqtr4rd ⊒ ( ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝑋 ∧ 𝑐 ∈ 𝑋 ) ) β†’ ( ( 𝑏 + 𝑐 ) βŠ• π‘Ž ) = ( 𝑏 βŠ• ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) )
147 146 ralrimivva ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ βˆ€ 𝑏 ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑐 ∈ 𝑋 ( ( 𝑏 + 𝑐 ) βŠ• π‘Ž ) = ( 𝑏 βŠ• ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) )
148 83 147 jca ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆 ) β†’ ( ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) βŠ• π‘Ž ) = π‘Ž ∧ βˆ€ 𝑏 ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑐 ∈ 𝑋 ( ( 𝑏 + 𝑐 ) βŠ• π‘Ž ) = ( 𝑏 βŠ• ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) ) )
149 148 ralrimiva ⊒ ( πœ‘ β†’ βˆ€ π‘Ž ∈ 𝑆 ( ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) βŠ• π‘Ž ) = π‘Ž ∧ βˆ€ 𝑏 ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑐 ∈ 𝑋 ( ( 𝑏 + 𝑐 ) βŠ• π‘Ž ) = ( 𝑏 βŠ• ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) ) )
150 55 149 jca ⊒ ( πœ‘ β†’ ( βŠ• : ( 𝑋 Γ— 𝑆 ) ⟢ 𝑆 ∧ βˆ€ π‘Ž ∈ 𝑆 ( ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) βŠ• π‘Ž ) = π‘Ž ∧ βˆ€ 𝑏 ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑐 ∈ 𝑋 ( ( 𝑏 + 𝑐 ) βŠ• π‘Ž ) = ( 𝑏 βŠ• ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) ) ) )
151 1 7 57 isga ⊒ ( βŠ• ∈ ( 𝐺 GrpAct 𝑆 ) ↔ ( ( 𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑆 ∈ V ) ∧ ( βŠ• : ( 𝑋 Γ— 𝑆 ) ⟢ 𝑆 ∧ βˆ€ π‘Ž ∈ 𝑆 ( ( ( 0g β€˜ 𝐺 ) βŠ• π‘Ž ) = π‘Ž ∧ βˆ€ 𝑏 ∈ 𝑋 βˆ€ 𝑐 ∈ 𝑋 ( ( 𝑏 + 𝑐 ) βŠ• π‘Ž ) = ( 𝑏 βŠ• ( 𝑐 βŠ• π‘Ž ) ) ) ) ) )
152 13 150 151 sylanbrc ⊒ ( πœ‘ β†’ βŠ• ∈ ( 𝐺 GrpAct 𝑆 ) )