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Theorem pgpfac1lem2

Description: Lemma for pgpfac1 . (Contributed by Mario Carneiro, 27-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses pgpfac1.k K = mrCls SubGrp G
pgpfac1.s S = K A
pgpfac1.b B = Base G
pgpfac1.o O = od G
pgpfac1.e E = gEx G
pgpfac1.z 0 ˙ = 0 G
pgpfac1.l ˙ = LSSum G
pgpfac1.p φ P pGrp G
pgpfac1.g φ G Abel
pgpfac1.n φ B Fin
pgpfac1.oe φ O A = E
pgpfac1.u φ U SubGrp G
pgpfac1.au φ A U
pgpfac1.w φ W SubGrp G
pgpfac1.i φ S W = 0 ˙
pgpfac1.ss φ S ˙ W U
pgpfac1.2 φ w SubGrp G w U A w ¬ S ˙ W w
pgpfac1.c φ C U S ˙ W
pgpfac1.mg · ˙ = G
Assertion pgpfac1lem2 φ P · ˙ C S ˙ W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pgpfac1.k K = mrCls SubGrp G
2 pgpfac1.s S = K A
3 pgpfac1.b B = Base G
4 pgpfac1.o O = od G
5 pgpfac1.e E = gEx G
6 pgpfac1.z 0 ˙ = 0 G
7 pgpfac1.l ˙ = LSSum G
8 pgpfac1.p φ P pGrp G
9 pgpfac1.g φ G Abel
10 pgpfac1.n φ B Fin
11 pgpfac1.oe φ O A = E
12 pgpfac1.u φ U SubGrp G
13 pgpfac1.au φ A U
14 pgpfac1.w φ W SubGrp G
15 pgpfac1.i φ S W = 0 ˙
16 pgpfac1.ss φ S ˙ W U
17 pgpfac1.2 φ w SubGrp G w U A w ¬ S ˙ W w
18 pgpfac1.c φ C U S ˙ W
19 pgpfac1.mg · ˙ = G
20 18 eldifbd φ ¬ C S ˙ W
21 18 eldifad φ C U
22 21 adantr φ ¬ P · ˙ C S ˙ W C U
23 pgpprm P pGrp G P
24 8 23 syl φ P
25 prmz P P
26 24 25 syl φ P
27 19 subgmulgcl U SubGrp G P C U P · ˙ C U
28 12 26 21 27 syl3anc φ P · ˙ C U
29 28 adantr φ ¬ P · ˙ C S ˙ W P · ˙ C U
30 simpr φ ¬ P · ˙ C S ˙ W ¬ P · ˙ C S ˙ W
31 29 30 eldifd φ ¬ P · ˙ C S ˙ W P · ˙ C U S ˙ W
32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 pgpfac1lem1 φ P · ˙ C U S ˙ W S ˙ W ˙ K P · ˙ C = U
33 31 32 syldan φ ¬ P · ˙ C S ˙ W S ˙ W ˙ K P · ˙ C = U
34 22 33 eleqtrrd φ ¬ P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W ˙ K P · ˙ C
35 34 ex φ ¬ P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W ˙ K P · ˙ C
36 eqid - G = - G
37 ablgrp G Abel G Grp
38 9 37 syl φ G Grp
39 3 subgacs G Grp SubGrp G ACS B
40 38 39 syl φ SubGrp G ACS B
41 40 acsmred φ SubGrp G Moore B
42 3 subgss U SubGrp G U B
43 12 42 syl φ U B
44 43 13 sseldd φ A B
45 1 mrcsncl SubGrp G Moore B A B K A SubGrp G
46 41 44 45 syl2anc φ K A SubGrp G
47 2 46 eqeltrid φ S SubGrp G
48 7 lsmsubg2 G Abel S SubGrp G W SubGrp G S ˙ W SubGrp G
49 9 47 14 48 syl3anc φ S ˙ W SubGrp G
50 43 28 sseldd φ P · ˙ C B
51 1 mrcsncl SubGrp G Moore B P · ˙ C B K P · ˙ C SubGrp G
52 41 50 51 syl2anc φ K P · ˙ C SubGrp G
53 36 7 49 52 lsmelvalm φ C S ˙ W ˙ K P · ˙ C s S ˙ W t K P · ˙ C C = s - G t
54 eqid k k · ˙ P · ˙ C = k k · ˙ P · ˙ C
55 3 19 54 1 cycsubg2 G Grp P · ˙ C B K P · ˙ C = ran k k · ˙ P · ˙ C
56 38 50 55 syl2anc φ K P · ˙ C = ran k k · ˙ P · ˙ C
57 56 rexeqdv φ t K P · ˙ C C = s - G t t ran k k · ˙ P · ˙ C C = s - G t
58 ovex k · ˙ P · ˙ C V
59 58 rgenw k k · ˙ P · ˙ C V
60 oveq2 t = k · ˙ P · ˙ C s - G t = s - G k · ˙ P · ˙ C
61 60 eqeq2d t = k · ˙ P · ˙ C C = s - G t C = s - G k · ˙ P · ˙ C
62 54 61 rexrnmptw k k · ˙ P · ˙ C V t ran k k · ˙ P · ˙ C C = s - G t k C = s - G k · ˙ P · ˙ C
63 59 62 mp1i φ t ran k k · ˙ P · ˙ C C = s - G t k C = s - G k · ˙ P · ˙ C
64 57 63 bitrd φ t K P · ˙ C C = s - G t k C = s - G k · ˙ P · ˙ C
65 64 rexbidv φ s S ˙ W t K P · ˙ C C = s - G t s S ˙ W k C = s - G k · ˙ P · ˙ C
66 rexcom s S ˙ W k C = s - G k · ˙ P · ˙ C k s S ˙ W C = s - G k · ˙ P · ˙ C
67 38 ad2antrr φ k s S ˙ W G Grp
68 16 43 sstrd φ S ˙ W B
69 68 adantr φ k S ˙ W B
70 69 sselda φ k s S ˙ W s B
71 simplr φ k s S ˙ W k
72 50 ad2antrr φ k s S ˙ W P · ˙ C B
73 3 19 mulgcl G Grp k P · ˙ C B k · ˙ P · ˙ C B
74 67 71 72 73 syl3anc φ k s S ˙ W k · ˙ P · ˙ C B
75 43 21 sseldd φ C B
76 75 ad2antrr φ k s S ˙ W C B
77 eqid + G = + G
78 3 77 36 grpsubadd G Grp s B k · ˙ P · ˙ C B C B s - G k · ˙ P · ˙ C = C C + G k · ˙ P · ˙ C = s
79 67 70 74 76 78 syl13anc φ k s S ˙ W s - G k · ˙ P · ˙ C = C C + G k · ˙ P · ˙ C = s
80 1zzd φ k s S ˙ W 1
81 26 ad2antrr φ k s S ˙ W P
82 71 81 zmulcld φ k s S ˙ W k P
83 3 19 77 mulgdir G Grp 1 k P C B 1 + k P · ˙ C = 1 · ˙ C + G k P · ˙ C
84 67 80 82 76 83 syl13anc φ k s S ˙ W 1 + k P · ˙ C = 1 · ˙ C + G k P · ˙ C
85 3 19 mulg1 C B 1 · ˙ C = C
86 76 85 syl φ k s S ˙ W 1 · ˙ C = C
87 3 19 mulgass G Grp k P C B k P · ˙ C = k · ˙ P · ˙ C
88 67 71 81 76 87 syl13anc φ k s S ˙ W k P · ˙ C = k · ˙ P · ˙ C
89 86 88 oveq12d φ k s S ˙ W 1 · ˙ C + G k P · ˙ C = C + G k · ˙ P · ˙ C
90 84 89 eqtrd φ k s S ˙ W 1 + k P · ˙ C = C + G k · ˙ P · ˙ C
91 90 eqeq1d φ k s S ˙ W 1 + k P · ˙ C = s C + G k · ˙ P · ˙ C = s
92 79 91 bitr4d φ k s S ˙ W s - G k · ˙ P · ˙ C = C 1 + k P · ˙ C = s
93 eqcom C = s - G k · ˙ P · ˙ C s - G k · ˙ P · ˙ C = C
94 eqcom s = 1 + k P · ˙ C 1 + k P · ˙ C = s
95 92 93 94 3bitr4g φ k s S ˙ W C = s - G k · ˙ P · ˙ C s = 1 + k P · ˙ C
96 95 rexbidva φ k s S ˙ W C = s - G k · ˙ P · ˙ C s S ˙ W s = 1 + k P · ˙ C
97 risset 1 + k P · ˙ C S ˙ W s S ˙ W s = 1 + k P · ˙ C
98 96 97 bitr4di φ k s S ˙ W C = s - G k · ˙ P · ˙ C 1 + k P · ˙ C S ˙ W
99 98 rexbidva φ k s S ˙ W C = s - G k · ˙ P · ˙ C k 1 + k P · ˙ C S ˙ W
100 66 99 syl5bb φ s S ˙ W k C = s - G k · ˙ P · ˙ C k 1 + k P · ˙ C S ˙ W
101 53 65 100 3bitrd φ C S ˙ W ˙ K P · ˙ C k 1 + k P · ˙ C S ˙ W
102 35 101 sylibd φ ¬ P · ˙ C S ˙ W k 1 + k P · ˙ C S ˙ W
103 38 adantr φ k G Grp
104 75 adantr φ k C B
105 1z 1
106 id k k
107 zmulcl k P k P
108 106 26 107 syl2anr φ k k P
109 zaddcl 1 k P 1 + k P
110 105 108 109 sylancr φ k 1 + k P
111 3 4 odcl C B O C 0
112 104 111 syl φ k O C 0
113 112 nn0zd φ k O C
114 hashcl B Fin B 0
115 10 114 syl φ B 0
116 115 nn0zd φ B
117 116 adantr φ k B
118 110 117 gcdcomd φ k 1 + k P gcd B = B gcd 1 + k P
119 3 pgphash P pGrp G B Fin B = P P pCnt B
120 8 10 119 syl2anc φ B = P P pCnt B
121 120 adantr φ k B = P P pCnt B
122 121 oveq1d φ k B gcd 1 + k P = P P pCnt B gcd 1 + k P
123 simpr φ k k
124 26 adantr φ k P
125 1zzd φ k 1
126 gcdaddm k P 1 P gcd 1 = P gcd 1 + k P
127 123 124 125 126 syl3anc φ k P gcd 1 = P gcd 1 + k P
128 gcd1 P P gcd 1 = 1
129 124 128 syl φ k P gcd 1 = 1
130 127 129 eqtr3d φ k P gcd 1 + k P = 1
131 3 grpbn0 G Grp B
132 38 131 syl φ B
133 hashnncl B Fin B B
134 10 133 syl φ B B
135 132 134 mpbird φ B
136 24 135 pccld φ P pCnt B 0
137 136 adantr φ k P pCnt B 0
138 rpexp1i P 1 + k P P pCnt B 0 P gcd 1 + k P = 1 P P pCnt B gcd 1 + k P = 1
139 124 110 137 138 syl3anc φ k P gcd 1 + k P = 1 P P pCnt B gcd 1 + k P = 1
140 130 139 mpd φ k P P pCnt B gcd 1 + k P = 1
141 118 122 140 3eqtrd φ k 1 + k P gcd B = 1
142 3 4 oddvds2 G Grp B Fin C B O C B
143 38 10 75 142 syl3anc φ O C B
144 143 adantr φ k O C B
145 rpdvds 1 + k P O C B 1 + k P gcd B = 1 O C B 1 + k P gcd O C = 1
146 110 113 117 141 144 145 syl32anc φ k 1 + k P gcd O C = 1
147 3 4 19 odbezout G Grp C B 1 + k P 1 + k P gcd O C = 1 a a · ˙ 1 + k P · ˙ C = C
148 103 104 110 146 147 syl31anc φ k a a · ˙ 1 + k P · ˙ C = C
149 49 ad2antrr φ k a S ˙ W SubGrp G
150 simpr φ k a a
151 19 subgmulgcl S ˙ W SubGrp G a 1 + k P · ˙ C S ˙ W a · ˙ 1 + k P · ˙ C S ˙ W
152 151 3expia S ˙ W SubGrp G a 1 + k P · ˙ C S ˙ W a · ˙ 1 + k P · ˙ C S ˙ W
153 149 150 152 syl2anc φ k a 1 + k P · ˙ C S ˙ W a · ˙ 1 + k P · ˙ C S ˙ W
154 eleq1 a · ˙ 1 + k P · ˙ C = C a · ˙ 1 + k P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W
155 154 imbi2d a · ˙ 1 + k P · ˙ C = C 1 + k P · ˙ C S ˙ W a · ˙ 1 + k P · ˙ C S ˙ W 1 + k P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W
156 153 155 syl5ibcom φ k a a · ˙ 1 + k P · ˙ C = C 1 + k P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W
157 156 rexlimdva φ k a a · ˙ 1 + k P · ˙ C = C 1 + k P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W
158 148 157 mpd φ k 1 + k P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W
159 158 rexlimdva φ k 1 + k P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W
160 102 159 syld φ ¬ P · ˙ C S ˙ W C S ˙ W
161 20 160 mt3d φ P · ˙ C S ˙ W