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Theorem dmdprdd

Description: Show that a given family is a direct product decomposition. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Apr-2016) (Revised by AV, 11-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses dmdprd.z ⊢ Z = Cntz ⁡ G
dmdprd.0 ⊢ 0 ˙ = 0 G
dmdprd.k ⊢ K = mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G
dmdprdd.1 ⊢ φ → G ∈ Grp
dmdprdd.2 ⊢ φ → I ∈ V
dmdprdd.3 ⊢ φ → S : I ⟶ SubGrp ⁡ G
dmdprdd.4 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y
dmdprdd.5 ⊢ φ ∧ x ∈ I → S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x ⊆ 0 ˙
Assertion dmdprdd ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dmdprd.z ⊢ Z = Cntz ⁡ G
2 dmdprd.0 ⊢ 0 ˙ = 0 G
3 dmdprd.k ⊢ K = mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G
4 dmdprdd.1 ⊢ φ → G ∈ Grp
5 dmdprdd.2 ⊢ φ → I ∈ V
6 dmdprdd.3 ⊢ φ → S : I ⟶ SubGrp ⁡ G
7 dmdprdd.4 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y
8 dmdprdd.5 ⊢ φ ∧ x ∈ I → S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x ⊆ 0 ˙
9 eldifsn ⊢ y ∈ I ∖ x ↔ y ∈ I ∧ y ≠ x
10 necom ⊢ y ≠ x ↔ x ≠ y
11 10 anbi2i ⊢ y ∈ I ∧ y ≠ x ↔ y ∈ I ∧ x ≠ y
12 9 11 bitri ⊢ y ∈ I ∖ x ↔ y ∈ I ∧ x ≠ y
13 7 3exp2 ⊢ φ → x ∈ I → y ∈ I → x ≠ y → S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y
14 13 imp4b ⊢ φ ∧ x ∈ I → y ∈ I ∧ x ≠ y → S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y
15 12 14 biimtrid ⊢ φ ∧ x ∈ I → y ∈ I ∖ x → S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y
16 15 ralrimiv ⊢ φ ∧ x ∈ I → ∀ y ∈ I ∖ x S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y
17 6 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ I → S ⁡ x ∈ SubGrp ⁡ G
18 2 subg0cl ⊢ S ⁡ x ∈ SubGrp ⁡ G → 0 ˙ ∈ S ⁡ x
19 17 18 syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → 0 ˙ ∈ S ⁡ x
20 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → G ∈ Grp
21 eqid ⊢ Base G = Base G
22 21 subgacs ⊢ G ∈ Grp → SubGrp ⁡ G ∈ ACS ⁡ Base G
23 acsmre ⊢ SubGrp ⁡ G ∈ ACS ⁡ Base G → SubGrp ⁡ G ∈ Moore ⁡ Base G
24 20 22 23 3syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → SubGrp ⁡ G ∈ Moore ⁡ Base G
25 imassrn ⊢ S I ∖ x ⊆ ran ⁡ S
26 6 frnd ⊢ φ → ran ⁡ S ⊆ SubGrp ⁡ G
27 26 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → ran ⁡ S ⊆ SubGrp ⁡ G
28 25 27 sstrid ⊢ φ ∧ x ∈ I → S I ∖ x ⊆ SubGrp ⁡ G
29 mresspw ⊢ SubGrp ⁡ G ∈ Moore ⁡ Base G → SubGrp ⁡ G ⊆ 𝒫 Base G
30 24 29 syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → SubGrp ⁡ G ⊆ 𝒫 Base G
31 28 30 sstrd ⊢ φ ∧ x ∈ I → S I ∖ x ⊆ 𝒫 Base G
32 sspwuni ⊢ S I ∖ x ⊆ 𝒫 Base G ↔ ⋃ S I ∖ x ⊆ Base G
33 31 32 sylib ⊢ φ ∧ x ∈ I → ⋃ S I ∖ x ⊆ Base G
34 3 mrccl ⊢ SubGrp ⁡ G ∈ Moore ⁡ Base G ∧ ⋃ S I ∖ x ⊆ Base G → K ⁡ ⋃ S I ∖ x ∈ SubGrp ⁡ G
35 24 33 34 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ I → K ⁡ ⋃ S I ∖ x ∈ SubGrp ⁡ G
36 2 subg0cl ⊢ K ⁡ ⋃ S I ∖ x ∈ SubGrp ⁡ G → 0 ˙ ∈ K ⁡ ⋃ S I ∖ x
37 35 36 syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → 0 ˙ ∈ K ⁡ ⋃ S I ∖ x
38 19 37 elind ⊢ φ ∧ x ∈ I → 0 ˙ ∈ S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x
39 38 snssd ⊢ φ ∧ x ∈ I → 0 ˙ ⊆ S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x
40 8 39 eqssd ⊢ φ ∧ x ∈ I → S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x = 0 ˙
41 16 40 jca ⊢ φ ∧ x ∈ I → ∀ y ∈ I ∖ x S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y ∧ S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x = 0 ˙
42 41 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I ∖ x S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y ∧ S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x = 0 ˙
43 6 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ S = I
44 1 2 3 dmdprd ⊢ I ∈ V ∧ dom ⁡ S = I → G dom ⁡ DProd S ↔ G ∈ Grp ∧ S : I ⟶ SubGrp ⁡ G ∧ ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I ∖ x S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y ∧ S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x = 0 ˙
45 5 43 44 syl2anc ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S ↔ G ∈ Grp ∧ S : I ⟶ SubGrp ⁡ G ∧ ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I ∖ x S ⁡ x ⊆ Z ⁡ S ⁡ y ∧ S ⁡ x ∩ K ⁡ ⋃ S I ∖ x = 0 ˙
46 4 6 42 45 mpbir3and ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S