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Theorem rprmdvdsprod

Description: If a prime element Q divides a product, then it divides one term. (Contributed by Thierry Arnoux, 18-May-2025)

Ref Expression
Hypotheses rprmdvdsprod.b B = Base R
rprmdvdsprod.p P = RPrime R
rprmdvdsprod.d ˙ = r R
rprmdvdsprod.1 1 ˙ = 1 R
rprmdvdsprod.m M = mulGrp R
rprmdvdsprod.r φ R CRing
rprmdvdsprod.q φ Q P
rprmdvdsprod.i φ I V
rprmdvdsprod.2 φ finSupp 1 ˙ F
rprmdvdsprod.f φ F : I B
rprmdvdsprod.3 φ Q ˙ M F
Assertion rprmdvdsprod φ x supp 1 ˙ F Q ˙ F x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rprmdvdsprod.b B = Base R
2 rprmdvdsprod.p P = RPrime R
3 rprmdvdsprod.d ˙ = r R
4 rprmdvdsprod.1 1 ˙ = 1 R
5 rprmdvdsprod.m M = mulGrp R
6 rprmdvdsprod.r φ R CRing
7 rprmdvdsprod.q φ Q P
8 rprmdvdsprod.i φ I V
9 rprmdvdsprod.2 φ finSupp 1 ˙ F
10 rprmdvdsprod.f φ F : I B
11 rprmdvdsprod.3 φ Q ˙ M F
12 5 1 mgpbas B = Base M
13 5 4 ringidval 1 ˙ = 0 M
14 eqid R = R
15 5 14 mgpplusg R = + M
16 5 crngmgp R CRing M CMnd
17 6 16 syl φ M CMnd
18 disjdifr I supp 1 ˙ F supp 1 ˙ F =
19 18 a1i φ I supp 1 ˙ F supp 1 ˙ F =
20 suppssdm F supp 1 ˙ dom F
21 20 10 fssdm φ F supp 1 ˙ I
22 undifr F supp 1 ˙ I I supp 1 ˙ F supp 1 ˙ F = I
23 21 22 sylib φ I supp 1 ˙ F supp 1 ˙ F = I
24 23 eqcomd φ I = I supp 1 ˙ F supp 1 ˙ F
25 12 13 15 17 8 10 9 19 24 gsumsplit φ M F = M F I supp 1 ˙ F R M F supp 1 ˙ F
26 difssd φ I supp 1 ˙ F I
27 10 26 feqresmpt φ F I supp 1 ˙ F = z I supp 1 ˙ F F z
28 10 ffnd φ F Fn I
29 28 adantr φ z I supp 1 ˙ F F Fn I
30 8 adantr φ z I supp 1 ˙ F I V
31 6 crngringd φ R Ring
32 1 4 ringidcl R Ring 1 ˙ B
33 31 32 syl φ 1 ˙ B
34 33 adantr φ z I supp 1 ˙ F 1 ˙ B
35 simpr φ z I supp 1 ˙ F z I supp 1 ˙ F
36 29 30 34 35 fvdifsupp φ z I supp 1 ˙ F F z = 1 ˙
37 36 mpteq2dva φ z I supp 1 ˙ F F z = z I supp 1 ˙ F 1 ˙
38 27 37 eqtrd φ F I supp 1 ˙ F = z I supp 1 ˙ F 1 ˙
39 38 oveq2d φ M F I supp 1 ˙ F = M z I supp 1 ˙ F 1 ˙
40 17 cmnmndd φ M Mnd
41 8 difexd φ I supp 1 ˙ F V
42 13 gsumz M Mnd I supp 1 ˙ F V M z I supp 1 ˙ F 1 ˙ = 1 ˙
43 40 41 42 syl2anc φ M z I supp 1 ˙ F 1 ˙ = 1 ˙
44 39 43 eqtrd φ M F I supp 1 ˙ F = 1 ˙
45 44 oveq1d φ M F I supp 1 ˙ F R M F supp 1 ˙ F = 1 ˙ R M F supp 1 ˙ F
46 ovexd φ F supp 1 ˙ V
47 10 21 fssresd φ F supp 1 ˙ F : F supp 1 ˙ B
48 9 33 fsuppres φ finSupp 1 ˙ F supp 1 ˙ F
49 12 13 17 46 47 48 gsumcl φ M F supp 1 ˙ F B
50 1 14 4 31 49 ringlidmd φ 1 ˙ R M F supp 1 ˙ F = M F supp 1 ˙ F
51 25 45 50 3eqtrd φ M F = M F supp 1 ˙ F
52 11 51 breqtrd φ Q ˙ M F supp 1 ˙ F
53 reseq2 b = F b = F
54 53 oveq2d b = M F b = M F
55 54 breq2d b = Q ˙ M F b Q ˙ M F
56 rexeq b = x b Q ˙ F x x Q ˙ F x
57 55 56 imbi12d b = Q ˙ M F b x b Q ˙ F x Q ˙ M F x Q ˙ F x
58 reseq2 b = a F b = F a
59 58 oveq2d b = a M F b = M F a
60 59 breq2d b = a Q ˙ M F b Q ˙ M F a
61 rexeq b = a x b Q ˙ F x x a Q ˙ F x
62 60 61 imbi12d b = a Q ˙ M F b x b Q ˙ F x Q ˙ M F a x a Q ˙ F x
63 reseq2 b = a y F b = F a y
64 63 oveq2d b = a y M F b = M F a y
65 64 breq2d b = a y Q ˙ M F b Q ˙ M F a y
66 rexeq b = a y x b Q ˙ F x x a y Q ˙ F x
67 65 66 imbi12d b = a y Q ˙ M F b x b Q ˙ F x Q ˙ M F a y x a y Q ˙ F x
68 reseq2 b = F supp 1 ˙ F b = F supp 1 ˙ F
69 68 oveq2d b = F supp 1 ˙ M F b = M F supp 1 ˙ F
70 69 breq2d b = F supp 1 ˙ Q ˙ M F b Q ˙ M F supp 1 ˙ F
71 rexeq b = F supp 1 ˙ x b Q ˙ F x x supp 1 ˙ F Q ˙ F x
72 70 71 imbi12d b = F supp 1 ˙ Q ˙ M F b x b Q ˙ F x Q ˙ M F supp 1 ˙ F x supp 1 ˙ F Q ˙ F x
73 4 3 2 6 7 rprmndvdsr1 φ ¬ Q ˙ 1 ˙
74 res0 F =
75 74 oveq2i M F = M
76 13 gsum0 M = 1 ˙
77 75 76 eqtri M F = 1 ˙
78 77 a1i φ M F = 1 ˙
79 78 breq2d φ Q ˙ M F Q ˙ 1 ˙
80 73 79 mtbird φ ¬ Q ˙ M F
81 80 pm2.21d φ Q ˙ M F x Q ˙ F x
82 simpllr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Q ˙ M F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x
83 82 syldbl2 φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Q ˙ M F a x a Q ˙ F x
84 simpr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Q ˙ F y Q ˙ F y
85 vex y V
86 fveq2 x = y F x = F y
87 86 breq2d x = y Q ˙ F x Q ˙ F y
88 85 87 rexsn x y Q ˙ F x Q ˙ F y
89 84 88 sylibr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Q ˙ F y x y Q ˙ F x
90 6 ad4antr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y R CRing
91 7 ad4antr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Q P
92 90 16 syl φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y M CMnd
93 vex a V
94 93 a1i φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y a V
95 10 ad4antr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y F : I B
96 simp-4r φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y a F supp 1 ˙
97 21 ad4antr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y F supp 1 ˙ I
98 96 97 sstrd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y a I
99 95 98 fssresd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y F a : a B
100 9 fsuppimpd φ F supp 1 ˙ Fin
101 100 ad4antr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y F supp 1 ˙ Fin
102 101 96 ssfid φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y a Fin
103 33 ad4antr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y 1 ˙ B
104 99 102 103 fdmfifsupp φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y finSupp 1 ˙ F a
105 12 13 92 94 99 104 gsumcl φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y M F a B
106 97 ssdifssd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y supp 1 ˙ F a I
107 simpllr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y y supp 1 ˙ F a
108 106 107 sseldd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y y I
109 95 108 ffvelcdmd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y F y B
110 simpr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Q ˙ M F a y
111 eqid Cntz M = Cntz M
112 eqid F y = F y
113 40 ad4antr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y M Mnd
114 107 eldifbd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y ¬ y a
115 95 fimassd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y F a y B
116 12 111 cntzcmn M CMnd F a y B Cntz M F a y = B
117 92 115 116 syl2anc φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Cntz M F a y = B
118 115 117 sseqtrrd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y F a y Cntz M F a y
119 12 15 111 112 95 98 113 102 114 108 109 118 gsumzresunsn φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y M F a y = M F a R F y
120 110 119 breqtrd φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Q ˙ M F a R F y
121 1 2 3 14 90 91 105 109 120 rprmdvds φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y Q ˙ M F a Q ˙ F y
122 83 89 121 orim12da φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y x a Q ˙ F x x y Q ˙ F x
123 rexun x a y Q ˙ F x x a Q ˙ F x x y Q ˙ F x
124 122 123 sylibr φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y x a y Q ˙ F x
125 124 exp31 φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y x a y Q ˙ F x
126 125 anasss φ a F supp 1 ˙ y supp 1 ˙ F a Q ˙ M F a x a Q ˙ F x Q ˙ M F a y x a y Q ˙ F x
127 57 62 67 72 81 126 100 findcard2d φ Q ˙ M F supp 1 ˙ F x supp 1 ˙ F Q ˙ F x
128 52 127 mpd φ x supp 1 ˙ F Q ˙ F x