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Theorem ablfaclem2

Description: Lemma for ablfac . (Contributed by Mario Carneiro, 27-Apr-2016) (Proof shortened by Mario Carneiro, 3-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses ablfac.b ⊢ B = Base G
ablfac.c ⊢ C = r ∈ SubGrp ⁡ G | G ↾ 𝑠 r ∈ CycGrp ∩ ran ⁡ pGrp
ablfac.1 ⊢ φ → G ∈ Abel
ablfac.2 ⊢ φ → B ∈ Fin
ablfac.o ⊢ O = od ⁡ G
ablfac.a ⊢ A = w ∈ ℙ | w ∥ B
ablfac.s ⊢ S = p ∈ A ⟼ x ∈ B | O ⁡ x ∥ p p pCnt B
ablfac.w ⊢ W = g ∈ SubGrp ⁡ G ⟼ s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = g
ablfaclem2.f ⊢ φ → F : A ⟶ Word C
ablfaclem2.q ⊢ φ → ∀ y ∈ A F ⁡ y ∈ W ⁡ S ⁡ y
ablfaclem2.l ⊢ L = ⋃ y ∈ A y × dom ⁡ F ⁡ y
ablfaclem2.g ⊢ φ → H : 0 ..^ L ⟶ 1-1 onto L
Assertion ablfaclem2 ⊢ φ → W ⁡ B ≠ ∅

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ablfac.b ⊢ B = Base G
2 ablfac.c ⊢ C = r ∈ SubGrp ⁡ G | G ↾ 𝑠 r ∈ CycGrp ∩ ran ⁡ pGrp
3 ablfac.1 ⊢ φ → G ∈ Abel
4 ablfac.2 ⊢ φ → B ∈ Fin
5 ablfac.o ⊢ O = od ⁡ G
6 ablfac.a ⊢ A = w ∈ ℙ | w ∥ B
7 ablfac.s ⊢ S = p ∈ A ⟼ x ∈ B | O ⁡ x ∥ p p pCnt B
8 ablfac.w ⊢ W = g ∈ SubGrp ⁡ G ⟼ s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = g
9 ablfaclem2.f ⊢ φ → F : A ⟶ Word C
10 ablfaclem2.q ⊢ φ → ∀ y ∈ A F ⁡ y ∈ W ⁡ S ⁡ y
11 ablfaclem2.l ⊢ L = ⋃ y ∈ A y × dom ⁡ F ⁡ y
12 ablfaclem2.g ⊢ φ → H : 0 ..^ L ⟶ 1-1 onto L
13 ablgrp ⊢ G ∈ Abel → G ∈ Grp
14 1 subgid ⊢ G ∈ Grp → B ∈ SubGrp ⁡ G
15 1 2 3 4 5 6 7 8 ablfaclem1 ⊢ B ∈ SubGrp ⁡ G → W ⁡ B = s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = B
16 3 13 14 15 4syl ⊢ φ → W ⁡ B = s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = B
17 9 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y ∈ Word C
18 wrdf ⊢ F ⁡ y ∈ Word C → F ⁡ y : 0 ..^ F ⁡ y ⟶ C
19 17 18 syl ⊢ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y : 0 ..^ F ⁡ y ⟶ C
20 19 ffdmd ⊢ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y : dom ⁡ F ⁡ y ⟶ C
21 20 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ A ∧ z ∈ dom ⁡ F ⁡ y → F ⁡ y ⁡ z ∈ C
22 21 anasss ⊢ φ ∧ y ∈ A ∧ z ∈ dom ⁡ F ⁡ y → F ⁡ y ⁡ z ∈ C
23 22 ralrimivva ⊢ φ → ∀ y ∈ A ∀ z ∈ dom ⁡ F ⁡ y F ⁡ y ⁡ z ∈ C
24 eqid ⊢ y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z = y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
25 24 fmpox ⊢ ∀ y ∈ A ∀ z ∈ dom ⁡ F ⁡ y F ⁡ y ⁡ z ∈ C ↔ y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z : ⋃ y ∈ A y × dom ⁡ F ⁡ y ⟶ C
26 23 25 sylib ⊢ φ → y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z : ⋃ y ∈ A y × dom ⁡ F ⁡ y ⟶ C
27 11 feq2i ⊢ y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z : L ⟶ C ↔ y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z : ⋃ y ∈ A y × dom ⁡ F ⁡ y ⟶ C
28 26 27 sylibr ⊢ φ → y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z : L ⟶ C
29 f1of ⊢ H : 0 ..^ L ⟶ 1-1 onto L → H : 0 ..^ L ⟶ L
30 12 29 syl ⊢ φ → H : 0 ..^ L ⟶ L
31 fco ⊢ y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z : L ⟶ C ∧ H : 0 ..^ L ⟶ L → y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H : 0 ..^ L ⟶ C
32 28 30 31 syl2anc ⊢ φ → y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H : 0 ..^ L ⟶ C
33 iswrdi ⊢ y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H : 0 ..^ L ⟶ C → y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H ∈ Word C
34 32 33 syl ⊢ φ → y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H ∈ Word C
35 10 r19.21bi ⊢ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y ∈ W ⁡ S ⁡ y
36 6 ssrab3 ⊢ A ⊆ ℙ
37 36 a1i ⊢ φ → A ⊆ ℙ
38 1 5 7 3 4 37 ablfac1b ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S
39 1 fvexi ⊢ B ∈ V
40 39 rabex ⊢ x ∈ B | O ⁡ x ∥ p p pCnt B ∈ V
41 40 7 dmmpti ⊢ dom ⁡ S = A
42 41 a1i ⊢ φ → dom ⁡ S = A
43 38 42 dprdf2 ⊢ φ → S : A ⟶ SubGrp ⁡ G
44 43 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ A → S ⁡ y ∈ SubGrp ⁡ G
45 1 2 3 4 5 6 7 8 ablfaclem1 ⊢ S ⁡ y ∈ SubGrp ⁡ G → W ⁡ S ⁡ y = s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = S ⁡ y
46 44 45 syl ⊢ φ ∧ y ∈ A → W ⁡ S ⁡ y = s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = S ⁡ y
47 35 46 eleqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y ∈ s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = S ⁡ y
48 breq2 ⊢ s = F ⁡ y → G dom ⁡ DProd s ↔ G dom ⁡ DProd F ⁡ y
49 oveq2 ⊢ s = F ⁡ y → G DProd s = G DProd F ⁡ y
50 49 eqeq1d ⊢ s = F ⁡ y → G DProd s = S ⁡ y ↔ G DProd F ⁡ y = S ⁡ y
51 48 50 anbi12d ⊢ s = F ⁡ y → G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = S ⁡ y ↔ G dom ⁡ DProd F ⁡ y ∧ G DProd F ⁡ y = S ⁡ y
52 51 elrab ⊢ F ⁡ y ∈ s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = S ⁡ y ↔ F ⁡ y ∈ Word C ∧ G dom ⁡ DProd F ⁡ y ∧ G DProd F ⁡ y = S ⁡ y
53 52 simprbi ⊢ F ⁡ y ∈ s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = S ⁡ y → G dom ⁡ DProd F ⁡ y ∧ G DProd F ⁡ y = S ⁡ y
54 47 53 syl ⊢ φ ∧ y ∈ A → G dom ⁡ DProd F ⁡ y ∧ G DProd F ⁡ y = S ⁡ y
55 54 simpld ⊢ φ ∧ y ∈ A → G dom ⁡ DProd F ⁡ y
56 dprdf ⊢ G dom ⁡ DProd F ⁡ y → F ⁡ y : dom ⁡ F ⁡ y ⟶ SubGrp ⁡ G
57 55 56 syl ⊢ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y : dom ⁡ F ⁡ y ⟶ SubGrp ⁡ G
58 57 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ A ∧ z ∈ dom ⁡ F ⁡ y → F ⁡ y ⁡ z ∈ SubGrp ⁡ G
59 58 anasss ⊢ φ ∧ y ∈ A ∧ z ∈ dom ⁡ F ⁡ y → F ⁡ y ⁡ z ∈ SubGrp ⁡ G
60 57 feqmptd ⊢ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y = z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
61 55 60 breqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ A → G dom ⁡ DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
62 43 feqmptd ⊢ φ → S = y ∈ A ⟼ S ⁡ y
63 60 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ A → G DProd F ⁡ y = G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
64 54 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ A → G DProd F ⁡ y = S ⁡ y
65 63 64 eqtr3d ⊢ φ ∧ y ∈ A → G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z = S ⁡ y
66 65 mpteq2dva ⊢ φ → y ∈ A ⟼ G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z = y ∈ A ⟼ S ⁡ y
67 62 66 eqtr4d ⊢ φ → S = y ∈ A ⟼ G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
68 38 67 breqtrd ⊢ φ → G dom ⁡ DProd y ∈ A ⟼ G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
69 59 61 68 dprd2d2 ⊢ φ → G dom ⁡ DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∧ G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z = G DProd y ∈ A ⟼ G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
70 69 simpld ⊢ φ → G dom ⁡ DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
71 28 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z = L
72 70 71 12 dprdf1o ⊢ φ → G dom ⁡ DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H ∧ G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H = G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
73 72 simpld ⊢ φ → G dom ⁡ DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H
74 72 simprd ⊢ φ → G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H = G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
75 69 simprd ⊢ φ → G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z = G DProd y ∈ A ⟼ G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
76 67 oveq2d ⊢ φ → G DProd S = G DProd y ∈ A ⟼ G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z
77 ssidd ⊢ φ → A ⊆ A
78 1 5 7 3 4 37 6 77 ablfac1c ⊢ φ → G DProd S = B
79 76 78 eqtr3d ⊢ φ → G DProd y ∈ A ⟼ G DProd z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z = B
80 74 75 79 3eqtrd ⊢ φ → G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H = B
81 breq2 ⊢ s = y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H → G dom ⁡ DProd s ↔ G dom ⁡ DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H
82 oveq2 ⊢ s = y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H → G DProd s = G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H
83 82 eqeq1d ⊢ s = y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H → G DProd s = B ↔ G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H = B
84 81 83 anbi12d ⊢ s = y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H → G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = B ↔ G dom ⁡ DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H ∧ G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H = B
85 84 rspcev ⊢ y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H ∈ Word C ∧ G dom ⁡ DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H ∧ G DProd y ∈ A , z ∈ dom ⁡ F ⁡ y ⟼ F ⁡ y ⁡ z ∘ H = B → ∃ s ∈ Word C G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = B
86 34 73 80 85 syl12anc ⊢ φ → ∃ s ∈ Word C G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = B
87 rabn0 ⊢ s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = B ≠ ∅ ↔ ∃ s ∈ Word C G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = B
88 86 87 sylibr ⊢ φ → s ∈ Word C | G dom ⁡ DProd s ∧ G DProd s = B ≠ ∅
89 16 88 eqnetrd ⊢ φ → W ⁡ B ≠ ∅