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Theorem dprdss

Description: Create a direct product by finding subgroups inside each factor of another direct product. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses dprdss.1 ⊢ φ → G dom ⁡ DProd T
dprdss.2 ⊢ φ → dom ⁡ T = I
dprdss.3 ⊢ φ → S : I ⟶ SubGrp ⁡ G
dprdss.4 ⊢ φ ∧ k ∈ I → S ⁡ k ⊆ T ⁡ k
Assertion dprdss ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S ∧ G DProd S ⊆ G DProd T

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dprdss.1 ⊢ φ → G dom ⁡ DProd T
2 dprdss.2 ⊢ φ → dom ⁡ T = I
3 dprdss.3 ⊢ φ → S : I ⟶ SubGrp ⁡ G
4 dprdss.4 ⊢ φ ∧ k ∈ I → S ⁡ k ⊆ T ⁡ k
5 eqid ⊢ Cntz ⁡ G = Cntz ⁡ G
6 eqid ⊢ 0 G = 0 G
7 eqid ⊢ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G = mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G
8 dprdgrp ⊢ G dom ⁡ DProd T → G ∈ Grp
9 1 8 syl ⊢ φ → G ∈ Grp
10 1 2 dprddomcld ⊢ φ → I ∈ V
11 4 ralrimiva ⊢ φ → ∀ k ∈ I S ⁡ k ⊆ T ⁡ k
12 fveq2 ⊢ k = x → S ⁡ k = S ⁡ x
13 fveq2 ⊢ k = x → T ⁡ k = T ⁡ x
14 12 13 sseq12d ⊢ k = x → S ⁡ k ⊆ T ⁡ k ↔ S ⁡ x ⊆ T ⁡ x
15 14 rspcv ⊢ x ∈ I → ∀ k ∈ I S ⁡ k ⊆ T ⁡ k → S ⁡ x ⊆ T ⁡ x
16 11 15 mpan9 ⊢ φ ∧ x ∈ I → S ⁡ x ⊆ T ⁡ x
17 16 3ad2antr1 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → S ⁡ x ⊆ T ⁡ x
18 1 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → G dom ⁡ DProd T
19 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → dom ⁡ T = I
20 simpr1 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → x ∈ I
21 simpr2 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → y ∈ I
22 simpr3 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → x ≠ y
23 18 19 20 21 22 5 dprdcntz ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → T ⁡ x ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ T ⁡ y
24 1 2 dprdf2 ⊢ φ → T : I ⟶ SubGrp ⁡ G
25 24 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → T : I ⟶ SubGrp ⁡ G
26 25 21 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → T ⁡ y ∈ SubGrp ⁡ G
27 eqid ⊢ Base G = Base G
28 27 subgss ⊢ T ⁡ y ∈ SubGrp ⁡ G → T ⁡ y ⊆ Base G
29 26 28 syl ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → T ⁡ y ⊆ Base G
30 fveq2 ⊢ k = y → S ⁡ k = S ⁡ y
31 fveq2 ⊢ k = y → T ⁡ k = T ⁡ y
32 30 31 sseq12d ⊢ k = y → S ⁡ k ⊆ T ⁡ k ↔ S ⁡ y ⊆ T ⁡ y
33 11 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → ∀ k ∈ I S ⁡ k ⊆ T ⁡ k
34 32 33 21 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → S ⁡ y ⊆ T ⁡ y
35 27 5 cntz2ss ⊢ T ⁡ y ⊆ Base G ∧ S ⁡ y ⊆ T ⁡ y → Cntz ⁡ G ⁡ T ⁡ y ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ S ⁡ y
36 29 34 35 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → Cntz ⁡ G ⁡ T ⁡ y ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ S ⁡ y
37 23 36 sstrd ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → T ⁡ x ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ S ⁡ y
38 17 37 sstrd ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ x ≠ y → S ⁡ x ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ S ⁡ y
39 9 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → G ∈ Grp
40 27 subgacs ⊢ G ∈ Grp → SubGrp ⁡ G ∈ ACS ⁡ Base G
41 acsmre ⊢ SubGrp ⁡ G ∈ ACS ⁡ Base G → SubGrp ⁡ G ∈ Moore ⁡ Base G
42 39 40 41 3syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → SubGrp ⁡ G ∈ Moore ⁡ Base G
43 difss ⊢ I ∖ x ⊆ I
44 11 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → ∀ k ∈ I S ⁡ k ⊆ T ⁡ k
45 ssralv ⊢ I ∖ x ⊆ I → ∀ k ∈ I S ⁡ k ⊆ T ⁡ k → ∀ k ∈ I ∖ x S ⁡ k ⊆ T ⁡ k
46 43 44 45 mpsyl ⊢ φ ∧ x ∈ I → ∀ k ∈ I ∖ x S ⁡ k ⊆ T ⁡ k
47 ss2iun ⊢ ∀ k ∈ I ∖ x S ⁡ k ⊆ T ⁡ k → ⋃ k ∈ I ∖ x S ⁡ k ⊆ ⋃ k ∈ I ∖ x T ⁡ k
48 46 47 syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → ⋃ k ∈ I ∖ x S ⁡ k ⊆ ⋃ k ∈ I ∖ x T ⁡ k
49 3 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → S : I ⟶ SubGrp ⁡ G
50 ffun ⊢ S : I ⟶ SubGrp ⁡ G → Fun ⁡ S
51 funiunfv ⊢ Fun ⁡ S → ⋃ k ∈ I ∖ x S ⁡ k = ⋃ S I ∖ x
52 49 50 51 3syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → ⋃ k ∈ I ∖ x S ⁡ k = ⋃ S I ∖ x
53 24 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → T : I ⟶ SubGrp ⁡ G
54 ffun ⊢ T : I ⟶ SubGrp ⁡ G → Fun ⁡ T
55 funiunfv ⊢ Fun ⁡ T → ⋃ k ∈ I ∖ x T ⁡ k = ⋃ T I ∖ x
56 53 54 55 3syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → ⋃ k ∈ I ∖ x T ⁡ k = ⋃ T I ∖ x
57 48 52 56 3sstr3d ⊢ φ ∧ x ∈ I → ⋃ S I ∖ x ⊆ ⋃ T I ∖ x
58 imassrn ⊢ T I ∖ x ⊆ ran ⁡ T
59 53 frnd ⊢ φ ∧ x ∈ I → ran ⁡ T ⊆ SubGrp ⁡ G
60 mresspw ⊢ SubGrp ⁡ G ∈ Moore ⁡ Base G → SubGrp ⁡ G ⊆ 𝒫 Base G
61 42 60 syl ⊢ φ ∧ x ∈ I → SubGrp ⁡ G ⊆ 𝒫 Base G
62 59 61 sstrd ⊢ φ ∧ x ∈ I → ran ⁡ T ⊆ 𝒫 Base G
63 58 62 sstrid ⊢ φ ∧ x ∈ I → T I ∖ x ⊆ 𝒫 Base G
64 sspwuni ⊢ T I ∖ x ⊆ 𝒫 Base G ↔ ⋃ T I ∖ x ⊆ Base G
65 63 64 sylib ⊢ φ ∧ x ∈ I → ⋃ T I ∖ x ⊆ Base G
66 42 7 57 65 mrcssd ⊢ φ ∧ x ∈ I → mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ S I ∖ x ⊆ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ T I ∖ x
67 ss2in ⊢ S ⁡ x ⊆ T ⁡ x ∧ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ S I ∖ x ⊆ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ T I ∖ x → S ⁡ x ∩ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ S I ∖ x ⊆ T ⁡ x ∩ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ T I ∖ x
68 16 66 67 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ I → S ⁡ x ∩ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ S I ∖ x ⊆ T ⁡ x ∩ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ T I ∖ x
69 1 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → G dom ⁡ DProd T
70 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → dom ⁡ T = I
71 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ I → x ∈ I
72 69 70 71 6 7 dprddisj ⊢ φ ∧ x ∈ I → T ⁡ x ∩ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ T I ∖ x = 0 G
73 68 72 sseqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ I → S ⁡ x ∩ mrCls ⁡ SubGrp ⁡ G ⁡ ⋃ S I ∖ x ⊆ 0 G
74 5 6 7 9 10 3 38 73 dmdprdd ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S
75 1 a1d ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S → G dom ⁡ DProd T
76 ss2ixp ⊢ ∀ k ∈ I S ⁡ k ⊆ T ⁡ k → ⨉ k ∈ I S ⁡ k ⊆ ⨉ k ∈ I T ⁡ k
77 11 76 syl ⊢ φ → ⨉ k ∈ I S ⁡ k ⊆ ⨉ k ∈ I T ⁡ k
78 rabss2 ⊢ ⨉ k ∈ I S ⁡ k ⊆ ⨉ k ∈ I T ⁡ k → h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h ⊆ h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h
79 ssrexv ⊢ h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h ⊆ h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h → ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f → ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f
80 77 78 79 3syl ⊢ φ → ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f → ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f
81 75 80 anim12d ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S ∧ ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f → G dom ⁡ DProd T ∧ ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f
82 fdm ⊢ S : I ⟶ SubGrp ⁡ G → dom ⁡ S = I
83 eqid ⊢ h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h = h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h
84 6 83 eldprd ⊢ dom ⁡ S = I → a ∈ G DProd S ↔ G dom ⁡ DProd S ∧ ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f
85 3 82 84 3syl ⊢ φ → a ∈ G DProd S ↔ G dom ⁡ DProd S ∧ ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I S ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f
86 eqid ⊢ h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h = h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h
87 6 86 eldprd ⊢ dom ⁡ T = I → a ∈ G DProd T ↔ G dom ⁡ DProd T ∧ ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f
88 2 87 syl ⊢ φ → a ∈ G DProd T ↔ G dom ⁡ DProd T ∧ ∃ f ∈ h ∈ ⨉ k ∈ I T ⁡ k | finSupp 0 G⁡ h a = ∑ G f
89 81 85 88 3imtr4d ⊢ φ → a ∈ G DProd S → a ∈ G DProd T
90 89 ssrdv ⊢ φ → G DProd S ⊆ G DProd T
91 74 90 jca ⊢ φ → G dom ⁡ DProd S ∧ G DProd S ⊆ G DProd T