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Theorem dchrptlem3

Description: Lemma for dchrpt . (Contributed by Mario Carneiro, 28-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses dchrpt.g 𝐺 = ( DChr ‘ 𝑁 )
dchrpt.z 𝑍 = ( ℤ/nℤ ‘ 𝑁 )
dchrpt.d 𝐷 = ( Base ‘ 𝐺 )
dchrpt.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝑍 )
dchrpt.1 1 = ( 1r𝑍 )
dchrpt.n ( 𝜑𝑁 ∈ ℕ )
dchrpt.n1 ( 𝜑𝐴1 )
dchrpt.u 𝑈 = ( Unit ‘ 𝑍 )
dchrpt.h 𝐻 = ( ( mulGrp ‘ 𝑍 ) ↾s 𝑈 )
dchrpt.m · = ( .g𝐻 )
dchrpt.s 𝑆 = ( 𝑘 ∈ dom 𝑊 ↦ ran ( 𝑛 ∈ ℤ ↦ ( 𝑛 · ( 𝑊𝑘 ) ) ) )
dchrpt.au ( 𝜑𝐴𝑈 )
dchrpt.w ( 𝜑𝑊 ∈ Word 𝑈 )
dchrpt.2 ( 𝜑𝐻 dom DProd 𝑆 )
dchrpt.3 ( 𝜑 → ( 𝐻 DProd 𝑆 ) = 𝑈 )
Assertion dchrptlem3 ( 𝜑 → ∃ 𝑥𝐷 ( 𝑥𝐴 ) ≠ 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dchrpt.g 𝐺 = ( DChr ‘ 𝑁 )
2 dchrpt.z 𝑍 = ( ℤ/nℤ ‘ 𝑁 )
3 dchrpt.d 𝐷 = ( Base ‘ 𝐺 )
4 dchrpt.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝑍 )
5 dchrpt.1 1 = ( 1r𝑍 )
6 dchrpt.n ( 𝜑𝑁 ∈ ℕ )
7 dchrpt.n1 ( 𝜑𝐴1 )
8 dchrpt.u 𝑈 = ( Unit ‘ 𝑍 )
9 dchrpt.h 𝐻 = ( ( mulGrp ‘ 𝑍 ) ↾s 𝑈 )
10 dchrpt.m · = ( .g𝐻 )
11 dchrpt.s 𝑆 = ( 𝑘 ∈ dom 𝑊 ↦ ran ( 𝑛 ∈ ℤ ↦ ( 𝑛 · ( 𝑊𝑘 ) ) ) )
12 dchrpt.au ( 𝜑𝐴𝑈 )
13 dchrpt.w ( 𝜑𝑊 ∈ Word 𝑈 )
14 dchrpt.2 ( 𝜑𝐻 dom DProd 𝑆 )
15 dchrpt.3 ( 𝜑 → ( 𝐻 DProd 𝑆 ) = 𝑈 )
16 6 nnnn0d ( 𝜑𝑁 ∈ ℕ0 )
17 2 zncrng ( 𝑁 ∈ ℕ0𝑍 ∈ CRing )
18 16 17 syl ( 𝜑𝑍 ∈ CRing )
19 crngring ( 𝑍 ∈ CRing → 𝑍 ∈ Ring )
20 18 19 syl ( 𝜑𝑍 ∈ Ring )
21 8 9 unitgrp ( 𝑍 ∈ Ring → 𝐻 ∈ Grp )
22 20 21 syl ( 𝜑𝐻 ∈ Grp )
23 22 grpmndd ( 𝜑𝐻 ∈ Mnd )
24 13 dmexd ( 𝜑 → dom 𝑊 ∈ V )
25 eqid ( 0g𝐻 ) = ( 0g𝐻 )
26 25 gsumz ( ( 𝐻 ∈ Mnd ∧ dom 𝑊 ∈ V ) → ( 𝐻 Σg ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ↦ ( 0g𝐻 ) ) ) = ( 0g𝐻 ) )
27 23 24 26 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝐻 Σg ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ↦ ( 0g𝐻 ) ) ) = ( 0g𝐻 ) )
28 8 9 5 unitgrpid ( 𝑍 ∈ Ring → 1 = ( 0g𝐻 ) )
29 20 28 syl ( 𝜑1 = ( 0g𝐻 ) )
30 29 mpteq2dv ( 𝜑 → ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) = ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ↦ ( 0g𝐻 ) ) )
31 30 oveq2d ( 𝜑 → ( 𝐻 Σg ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) ) = ( 𝐻 Σg ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ↦ ( 0g𝐻 ) ) ) )
32 27 31 29 3eqtr4d ( 𝜑 → ( 𝐻 Σg ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) ) = 1 )
33 7 32 neeqtrrd ( 𝜑𝐴 ≠ ( 𝐻 Σg ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) ) )
34 zex ℤ ∈ V
35 34 mptex ( 𝑛 ∈ ℤ ↦ ( 𝑛 · ( 𝑊𝑘 ) ) ) ∈ V
36 35 rnex ran ( 𝑛 ∈ ℤ ↦ ( 𝑛 · ( 𝑊𝑘 ) ) ) ∈ V
37 36 11 dmmpti dom 𝑆 = dom 𝑊
38 37 a1i ( 𝜑 → dom 𝑆 = dom 𝑊 )
39 eqid ( 𝐻 dProj 𝑆 ) = ( 𝐻 dProj 𝑆 )
40 12 15 eleqtrrd ( 𝜑𝐴 ∈ ( 𝐻 DProd 𝑆 ) )
41 eqid { X 𝑖 ∈ dom 𝑊 ( 𝑆𝑖 ) ∣ finSupp ( 0g𝐻 ) } = { X 𝑖 ∈ dom 𝑊 ( 𝑆𝑖 ) ∣ finSupp ( 0g𝐻 ) }
42 29 adantr ( ( 𝜑𝑎 ∈ dom 𝑊 ) → 1 = ( 0g𝐻 ) )
43 14 38 dprdf2 ( 𝜑𝑆 : dom 𝑊 ⟶ ( SubGrp ‘ 𝐻 ) )
44 43 ffvelrnda ( ( 𝜑𝑎 ∈ dom 𝑊 ) → ( 𝑆𝑎 ) ∈ ( SubGrp ‘ 𝐻 ) )
45 25 subg0cl ( ( 𝑆𝑎 ) ∈ ( SubGrp ‘ 𝐻 ) → ( 0g𝐻 ) ∈ ( 𝑆𝑎 ) )
46 44 45 syl ( ( 𝜑𝑎 ∈ dom 𝑊 ) → ( 0g𝐻 ) ∈ ( 𝑆𝑎 ) )
47 42 46 eqeltrd ( ( 𝜑𝑎 ∈ dom 𝑊 ) → 1 ∈ ( 𝑆𝑎 ) )
48 5 fvexi 1 ∈ V
49 48 a1i ( 𝜑1 ∈ V )
50 24 49 fczfsuppd ( 𝜑 → ( dom 𝑊 × { 1 } ) finSupp 1 )
51 fconstmpt ( dom 𝑊 × { 1 } ) = ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 )
52 51 eqcomi ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) = ( dom 𝑊 × { 1 } )
53 52 a1i ( 𝜑 → ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) = ( dom 𝑊 × { 1 } ) )
54 29 eqcomd ( 𝜑 → ( 0g𝐻 ) = 1 )
55 50 53 54 3brtr4d ( 𝜑 → ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) finSupp ( 0g𝐻 ) )
56 41 14 38 47 55 dprdwd ( 𝜑 → ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) ∈ { X 𝑖 ∈ dom 𝑊 ( 𝑆𝑖 ) ∣ finSupp ( 0g𝐻 ) } )
57 14 38 39 40 25 41 56 dpjeq ( 𝜑 → ( 𝐴 = ( 𝐻 Σg ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) ) ↔ ∀ 𝑎 ∈ dom 𝑊 ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 ) )
58 57 necon3abid ( 𝜑 → ( 𝐴 ≠ ( 𝐻 Σg ( 𝑎 ∈ dom 𝑊1 ) ) ↔ ¬ ∀ 𝑎 ∈ dom 𝑊 ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 ) )
59 33 58 mpbid ( 𝜑 → ¬ ∀ 𝑎 ∈ dom 𝑊 ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 )
60 rexnal ( ∃ 𝑎 ∈ dom 𝑊 ¬ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 ↔ ¬ ∀ 𝑎 ∈ dom 𝑊 ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 )
61 59 60 sylibr ( 𝜑 → ∃ 𝑎 ∈ dom 𝑊 ¬ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 )
62 df-ne ( ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ↔ ¬ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 )
63 6 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → 𝑁 ∈ ℕ )
64 7 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → 𝐴1 )
65 12 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → 𝐴𝑈 )
66 13 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → 𝑊 ∈ Word 𝑈 )
67 14 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → 𝐻 dom DProd 𝑆 )
68 15 adantr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → ( 𝐻 DProd 𝑆 ) = 𝑈 )
69 eqid ( od ‘ 𝐻 ) = ( od ‘ 𝐻 )
70 eqid ( - 1 ↑𝑐 ( 2 / ( ( od ‘ 𝐻 ) ‘ ( 𝑊𝑎 ) ) ) ) = ( - 1 ↑𝑐 ( 2 / ( ( od ‘ 𝐻 ) ‘ ( 𝑊𝑎 ) ) ) )
71 simprl ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → 𝑎 ∈ dom 𝑊 )
72 simprr ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 )
73 eqid ( 𝑢𝑈 ↦ ( ℩ 𝑚 ∈ ℤ ( ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝑢 ) = ( 𝑚 · ( 𝑊𝑎 ) ) ∧ = ( ( - 1 ↑𝑐 ( 2 / ( ( od ‘ 𝐻 ) ‘ ( 𝑊𝑎 ) ) ) ) ↑ 𝑚 ) ) ) ) = ( 𝑢𝑈 ↦ ( ℩ 𝑚 ∈ ℤ ( ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝑢 ) = ( 𝑚 · ( 𝑊𝑎 ) ) ∧ = ( ( - 1 ↑𝑐 ( 2 / ( ( od ‘ 𝐻 ) ‘ ( 𝑊𝑎 ) ) ) ) ↑ 𝑚 ) ) ) )
74 1 2 3 4 5 63 64 8 9 10 11 65 66 67 68 39 69 70 71 72 73 dchrptlem2 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 ∈ dom 𝑊 ∧ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 ) ) → ∃ 𝑥𝐷 ( 𝑥𝐴 ) ≠ 1 )
75 74 expr ( ( 𝜑𝑎 ∈ dom 𝑊 ) → ( ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) ≠ 1 → ∃ 𝑥𝐷 ( 𝑥𝐴 ) ≠ 1 ) )
76 62 75 syl5bir ( ( 𝜑𝑎 ∈ dom 𝑊 ) → ( ¬ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 → ∃ 𝑥𝐷 ( 𝑥𝐴 ) ≠ 1 ) )
77 76 rexlimdva ( 𝜑 → ( ∃ 𝑎 ∈ dom 𝑊 ¬ ( ( ( 𝐻 dProj 𝑆 ) ‘ 𝑎 ) ‘ 𝐴 ) = 1 → ∃ 𝑥𝐷 ( 𝑥𝐴 ) ≠ 1 ) )
78 61 77 mpd ( 𝜑 → ∃ 𝑥𝐷 ( 𝑥𝐴 ) ≠ 1 )