Metamath Proof Explorer


Theorem sylow2alem2

Description: Lemma for sylow2a . All the orbits which are not for fixed points have size | G | / | G x | (where G x is the stabilizer subgroup) and thus are powers of P . And since they are all nontrivial (because any orbit which is a singleton is a fixed point), they all divide P , and so does the sum of all of them. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses sylow2a.x โŠข ๐‘‹ = ( Base โ€˜ ๐บ )
sylow2a.m โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โŠ• โˆˆ ( ๐บ GrpAct ๐‘Œ ) )
sylow2a.p โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ pGrp ๐บ )
sylow2a.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ Fin )
sylow2a.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ Fin )
sylow2a.z โŠข ๐‘ = { ๐‘ข โˆˆ ๐‘Œ โˆฃ โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ข ) = ๐‘ข }
sylow2a.r โŠข โˆผ = { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( { ๐‘ฅ , ๐‘ฆ } โŠ† ๐‘Œ โˆง โˆƒ ๐‘” โˆˆ ๐‘‹ ( ๐‘” โŠ• ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) }
Assertion sylow2alem2 ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆฅ ฮฃ ๐‘ง โˆˆ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sylow2a.x โŠข ๐‘‹ = ( Base โ€˜ ๐บ )
2 sylow2a.m โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โŠ• โˆˆ ( ๐บ GrpAct ๐‘Œ ) )
3 sylow2a.p โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ pGrp ๐บ )
4 sylow2a.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ Fin )
5 sylow2a.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ Fin )
6 sylow2a.z โŠข ๐‘ = { ๐‘ข โˆˆ ๐‘Œ โˆฃ โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ข ) = ๐‘ข }
7 sylow2a.r โŠข โˆผ = { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( { ๐‘ฅ , ๐‘ฆ } โŠ† ๐‘Œ โˆง โˆƒ ๐‘” โˆˆ ๐‘‹ ( ๐‘” โŠ• ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) }
8 pwfi โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ Fin โ†” ๐’ซ ๐‘Œ โˆˆ Fin )
9 5 8 sylib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐’ซ ๐‘Œ โˆˆ Fin )
10 7 1 gaorber โŠข ( โŠ• โˆˆ ( ๐บ GrpAct ๐‘Œ ) โ†’ โˆผ Er ๐‘Œ )
11 2 10 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆผ Er ๐‘Œ )
12 11 qsss โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘Œ / โˆผ ) โŠ† ๐’ซ ๐‘Œ )
13 9 12 ssfid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆˆ Fin )
14 diffi โŠข ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆˆ Fin โ†’ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) โˆˆ Fin )
15 13 14 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) โˆˆ Fin )
16 gagrp โŠข ( โŠ• โˆˆ ( ๐บ GrpAct ๐‘Œ ) โ†’ ๐บ โˆˆ Grp )
17 2 16 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ Grp )
18 1 pgpfi โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin ) โ†’ ( ๐‘ƒ pGrp ๐บ โ†” ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
19 17 4 18 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ pGrp ๐บ โ†” ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
20 3 19 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) ) )
21 20 simpld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ )
22 prmz โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ค )
23 21 22 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ค )
24 eldifi โŠข ( ๐‘ง โˆˆ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ ( ๐‘Œ / โˆผ ) )
25 5 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ๐‘Œ / โˆผ ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ Fin )
26 12 sselda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ๐‘Œ / โˆผ ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ ๐’ซ ๐‘Œ )
27 26 elpwid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ๐‘Œ / โˆผ ) ) โ†’ ๐‘ง โŠ† ๐‘Œ )
28 25 27 ssfid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ๐‘Œ / โˆผ ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ Fin )
29 24 28 sylan2 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ Fin )
30 hashcl โŠข ( ๐‘ง โˆˆ Fin โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„•0 )
31 29 30 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„•0 )
32 31 nn0zd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ โ„ค )
33 eldif โŠข ( ๐‘ง โˆˆ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) โ†” ( ๐‘ง โˆˆ ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆง ยฌ ๐‘ง โˆˆ ๐’ซ ๐‘ ) )
34 eqid โŠข ( ๐‘Œ / โˆผ ) = ( ๐‘Œ / โˆผ )
35 sseq1 โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ = ๐‘ง โ†’ ( [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ โ†” ๐‘ง โŠ† ๐‘ ) )
36 velpw โŠข ( ๐‘ง โˆˆ ๐’ซ ๐‘ โ†” ๐‘ง โŠ† ๐‘ )
37 35 36 bitr4di โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ = ๐‘ง โ†’ ( [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ โ†” ๐‘ง โˆˆ ๐’ซ ๐‘ ) )
38 37 notbid โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ = ๐‘ง โ†’ ( ยฌ [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ โ†” ยฌ ๐‘ง โˆˆ ๐’ซ ๐‘ ) )
39 fveq2 โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ = ๐‘ง โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) = ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) )
40 39 breq2d โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ = ๐‘ง โ†’ ( ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โ†” ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) ) )
41 38 40 imbi12d โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ = ๐‘ง โ†’ ( ( ยฌ [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) โ†” ( ยฌ ๐‘ง โˆˆ ๐’ซ ๐‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) ) ) )
42 21 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ )
43 11 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ โˆผ Er ๐‘Œ )
44 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ )
45 43 44 erref โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ค โˆผ ๐‘ค )
46 vex โŠข ๐‘ค โˆˆ V
47 46 46 elec โŠข ( ๐‘ค โˆˆ [ ๐‘ค ] โˆผ โ†” ๐‘ค โˆผ ๐‘ค )
48 45 47 sylibr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ค โˆˆ [ ๐‘ค ] โˆผ )
49 48 ne0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ โ‰  โˆ… )
50 11 ecss โŠข ( ๐œ‘ โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘Œ )
51 5 50 ssfid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ โˆˆ Fin )
52 51 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ โˆˆ Fin )
53 hashnncl โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ โˆˆ Fin โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„• โ†” [ ๐‘ค ] โˆผ โ‰  โˆ… ) )
54 52 53 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„• โ†” [ ๐‘ค ] โˆผ โ‰  โˆ… ) )
55 49 54 mpbird โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„• )
56 pceq0 โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) = 0 โ†” ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) )
57 42 55 56 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) = 0 โ†” ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) )
58 oveq2 โŠข ( ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) = 0 โ†’ ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ 0 ) )
59 hashcl โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ โˆˆ Fin โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„•0 )
60 51 59 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„•0 )
61 60 nn0zd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„ค )
62 ssrab2 โŠข { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } โŠ† ๐‘‹
63 ssfi โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ Fin โˆง { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } โŠ† ๐‘‹ ) โ†’ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } โˆˆ Fin )
64 4 62 63 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } โˆˆ Fin )
65 hashcl โŠข ( { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } โˆˆ Fin โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) โˆˆ โ„•0 )
66 64 65 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) โˆˆ โ„•0 )
67 66 nn0zd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) โˆˆ โ„ค )
68 dvdsmul1 โŠข ( ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„ค โˆง ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ยท ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) ) )
69 61 67 68 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ยท ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) ) )
70 69 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ยท ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) ) )
71 2 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ โŠ• โˆˆ ( ๐บ GrpAct ๐‘Œ ) )
72 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ Fin )
73 eqid โŠข { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } = { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค }
74 eqid โŠข ( ๐บ ~QG { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) = ( ๐บ ~QG { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } )
75 1 73 74 7 orbsta2 โŠข ( ( ( โŠ• โˆˆ ( ๐บ GrpAct ๐‘Œ ) โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ Fin ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ยท ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) ) )
76 71 44 72 75 syl21anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ยท ( โ™ฏ โ€˜ { ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‹ โˆฃ ( ๐‘ฃ โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค } ) ) )
77 70 76 breqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) )
78 20 simprd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) )
79 78 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) )
80 breq2 โŠข ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) โ†” ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) ) )
81 80 biimpcd โŠข ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) ) )
82 81 reximdv โŠข ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) ) )
83 77 79 82 sylc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) )
84 pcprmpw2 โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) โ†” ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) ) )
85 42 55 84 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โˆฅ ( ๐‘ƒ โ†‘ ๐‘› ) โ†” ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) ) )
86 83 85 mpbid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) )
87 86 eqcomd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) = ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) )
88 23 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ค )
89 88 zcnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„‚ )
90 89 exp0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ƒ โ†‘ 0 ) = 1 )
91 hash1 โŠข ( โ™ฏ โ€˜ 1o ) = 1
92 90 91 eqtr4di โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ƒ โ†‘ 0 ) = ( โ™ฏ โ€˜ 1o ) )
93 87 92 eqeq12d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ 0 ) โ†” ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) = ( โ™ฏ โ€˜ 1o ) ) )
94 df1o2 โŠข 1o = { โˆ… }
95 snfi โŠข { โˆ… } โˆˆ Fin
96 94 95 eqeltri โŠข 1o โˆˆ Fin
97 hashen โŠข ( ( [ ๐‘ค ] โˆผ โˆˆ Fin โˆง 1o โˆˆ Fin ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) = ( โ™ฏ โ€˜ 1o ) โ†” [ ๐‘ค ] โˆผ โ‰ˆ 1o ) )
98 52 96 97 sylancl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) = ( โ™ฏ โ€˜ 1o ) โ†” [ ๐‘ค ] โˆผ โ‰ˆ 1o ) )
99 93 98 bitrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ 0 ) โ†” [ ๐‘ค ] โˆผ โ‰ˆ 1o ) )
100 en1b โŠข ( [ ๐‘ค ] โˆผ โ‰ˆ 1o โ†” [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } )
101 99 100 bitrdi โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ 0 ) โ†” [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) )
102 44 adantr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ )
103 2 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ โŠ• โˆˆ ( ๐บ GrpAct ๐‘Œ ) )
104 1 gaf โŠข ( โŠ• โˆˆ ( ๐บ GrpAct ๐‘Œ ) โ†’ โŠ• : ( ๐‘‹ ร— ๐‘Œ ) โŸถ ๐‘Œ )
105 103 104 syl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ โŠ• : ( ๐‘‹ ร— ๐‘Œ ) โŸถ ๐‘Œ )
106 simprl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ )
107 105 106 102 fovcdmd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โˆˆ ๐‘Œ )
108 eqid โŠข ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค )
109 oveq1 โŠข ( ๐‘˜ = โ„Ž โ†’ ( ๐‘˜ โŠ• ๐‘ค ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) )
110 109 eqeq1d โŠข ( ๐‘˜ = โ„Ž โ†’ ( ( ๐‘˜ โŠ• ๐‘ค ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โ†” ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) ) )
111 110 rspcev โŠข ( ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘‹ ( ๐‘˜ โŠ• ๐‘ค ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) )
112 106 108 111 sylancl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘‹ ( ๐‘˜ โŠ• ๐‘ค ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) )
113 7 gaorb โŠข ( ๐‘ค โˆผ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โ†” ( ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ โˆง ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โˆˆ ๐‘Œ โˆง โˆƒ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘‹ ( ๐‘˜ โŠ• ๐‘ค ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) ) )
114 102 107 112 113 syl3anbrc โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ๐‘ค โˆผ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) )
115 ovex โŠข ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โˆˆ V
116 115 46 elec โŠข ( ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โˆˆ [ ๐‘ค ] โˆผ โ†” ๐‘ค โˆผ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) )
117 114 116 sylibr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โˆˆ [ ๐‘ค ] โˆผ )
118 simprr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } )
119 117 118 eleqtrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โˆˆ { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } )
120 115 elsn โŠข ( ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) โˆˆ { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } โ†” ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ )
121 119 120 sylib โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ )
122 48 adantr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ๐‘ค โˆˆ [ ๐‘ค ] โˆผ )
123 122 118 eleqtrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ๐‘ค โˆˆ { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } )
124 46 elsn โŠข ( ๐‘ค โˆˆ { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } โ†” ๐‘ค = โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ )
125 123 124 sylib โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ๐‘ค = โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ )
126 121 125 eqtr4d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ โˆง [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } ) ) โ†’ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค )
127 126 expr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } โ†’ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
128 127 ralrimdva โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( [ ๐‘ค ] โˆผ = { โˆช [ ๐‘ค ] โˆผ } โ†’ โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
129 101 128 sylbid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ โ†‘ ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) ) = ( ๐‘ƒ โ†‘ 0 ) โ†’ โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
130 58 129 syl5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ pCnt ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) = 0 โ†’ โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
131 57 130 sylbird โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โ†’ โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
132 oveq2 โŠข ( ๐‘ข = ๐‘ค โ†’ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ข ) = ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) )
133 id โŠข ( ๐‘ข = ๐‘ค โ†’ ๐‘ข = ๐‘ค )
134 132 133 eqeq12d โŠข ( ๐‘ข = ๐‘ค โ†’ ( ( โ„Ž โŠ• ๐‘ข ) = ๐‘ข โ†” ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
135 134 ralbidv โŠข ( ๐‘ข = ๐‘ค โ†’ ( โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ข ) = ๐‘ข โ†” โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
136 135 6 elrab2 โŠข ( ๐‘ค โˆˆ ๐‘ โ†” ( ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ โˆง โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
137 136 baib โŠข ( ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ โ†’ ( ๐‘ค โˆˆ ๐‘ โ†” โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
138 137 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ค โˆˆ ๐‘ โ†” โˆ€ โ„Ž โˆˆ ๐‘‹ ( โ„Ž โŠ• ๐‘ค ) = ๐‘ค ) )
139 131 138 sylibrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โ†’ ๐‘ค โˆˆ ๐‘ ) )
140 1 2 3 4 5 6 7 sylow2alem1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘ ) โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ = { ๐‘ค } )
141 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ๐‘ค โˆˆ ๐‘ )
142 141 snssd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘ ) โ†’ { ๐‘ค } โŠ† ๐‘ )
143 140 142 eqsstrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘ ) โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ )
144 143 ex โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ค โˆˆ ๐‘ โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ ) )
145 144 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ค โˆˆ ๐‘ โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ ) )
146 139 145 syld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) โ†’ [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ ) )
147 146 con1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ค โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ยฌ [ ๐‘ค ] โˆผ โŠ† ๐‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ [ ๐‘ค ] โˆผ ) ) )
148 34 41 147 ectocld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ๐‘Œ / โˆผ ) ) โ†’ ( ยฌ ๐‘ง โˆˆ ๐’ซ ๐‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) ) )
149 148 impr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ง โˆˆ ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆง ยฌ ๐‘ง โˆˆ ๐’ซ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) )
150 33 149 sylan2b โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ƒ โˆฅ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) )
151 15 23 32 150 fsumdvds โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆฅ ฮฃ ๐‘ง โˆˆ ( ( ๐‘Œ / โˆผ ) โˆ– ๐’ซ ๐‘ ) ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘ง ) )