MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ablfac1lem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ablfac1lem 18467
Description: Lemma for ablfac1b 18469. Satisfy the assumptions of ablfacrp. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
ablfac1.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
ablfac1.o 𝑂 = (od‘𝐺)
ablfac1.s 𝑆 = (𝑝𝐴 ↦ {𝑥𝐵 ∣ (𝑂𝑥) ∥ (𝑝↑(𝑝 pCnt (#‘𝐵)))})
ablfac1.g (𝜑𝐺 ∈ Abel)
ablfac1.f (𝜑𝐵 ∈ Fin)
ablfac1.1 (𝜑𝐴 ⊆ ℙ)
ablfac1.m 𝑀 = (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))
ablfac1.n 𝑁 = ((#‘𝐵) / 𝑀)
Assertion
Ref Expression
ablfac1lem ((𝜑𝑃𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (#‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑝,𝐵   𝜑,𝑝,𝑥   𝐴,𝑝,𝑥   𝑂,𝑝,𝑥   𝑃,𝑝,𝑥   𝐺,𝑝,𝑥
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑝)   𝑀(𝑥,𝑝)   𝑁(𝑥,𝑝)

Proof of Theorem ablfac1lem
StepHypRef Expression
1 ablfac1.m . . . 4 𝑀 = (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))
2 ablfac1.1 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ⊆ ℙ)
32sselda 3603 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
4 prmnn 15388 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
53, 4syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℕ)
6 ablfac1.g . . . . . . . . 9 (𝜑𝐺 ∈ Abel)
7 ablgrp 18198 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
8 ablfac1.b . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝐺)
98grpbn0 17451 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
106, 7, 93syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ≠ ∅)
11 ablfac1.f . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
12 hashnncl 13157 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ Fin → ((#‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
1311, 12syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((#‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
1410, 13mpbird 247 . . . . . . 7 (𝜑 → (#‘𝐵) ∈ ℕ)
1514adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → (#‘𝐵) ∈ ℕ)
163, 15pccld 15555 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑃 pCnt (#‘𝐵)) ∈ ℕ0)
175, 16nnexpcld 13030 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) ∈ ℕ)
181, 17syl5eqel 2705 . . 3 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑀 ∈ ℕ)
19 ablfac1.n . . . 4 𝑁 = ((#‘𝐵) / 𝑀)
20 pcdvds 15568 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (#‘𝐵) ∈ ℕ) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) ∥ (#‘𝐵))
213, 15, 20syl2anc 693 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) ∥ (#‘𝐵))
221, 21syl5eqbr 4688 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑀 ∥ (#‘𝐵))
23 nndivdvds 14989 . . . . . 6 (((#‘𝐵) ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 ∥ (#‘𝐵) ↔ ((#‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
2415, 18, 23syl2anc 693 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑀 ∥ (#‘𝐵) ↔ ((#‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ))
2522, 24mpbid 222 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → ((#‘𝐵) / 𝑀) ∈ ℕ)
2619, 25syl5eqel 2705 . . 3 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑁 ∈ ℕ)
2718, 26jca 554 . 2 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ))
281oveq1i 6660 . . 3 (𝑀 gcd 𝑁) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd 𝑁)
29 pcndvds2 15572 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (#‘𝐵) ∈ ℕ) → ¬ 𝑃 ∥ ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))))
303, 15, 29syl2anc 693 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))))
311oveq2i 6661 . . . . . . . 8 ((#‘𝐵) / 𝑀) = ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))))
3219, 31eqtri 2644 . . . . . . 7 𝑁 = ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))))
3332breq2i 4661 . . . . . 6 (𝑃𝑁𝑃 ∥ ((#‘𝐵) / (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵)))))
3430, 33sylnibr 319 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → ¬ 𝑃𝑁)
3526nnzd 11481 . . . . . 6 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑁 ∈ ℤ)
36 coprm 15423 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
373, 35, 36syl2anc 693 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → (¬ 𝑃𝑁 ↔ (𝑃 gcd 𝑁) = 1))
3834, 37mpbid 222 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑃 gcd 𝑁) = 1)
39 prmz 15389 . . . . . 6 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
403, 39syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℤ)
41 rpexp1i 15433 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑃 pCnt (#‘𝐵)) ∈ ℕ0) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
4240, 35, 16, 41syl3anc 1326 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → ((𝑃 gcd 𝑁) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1))
4338, 42mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑃𝐴) → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd 𝑁) = 1)
4428, 43syl5eq 2668 . 2 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
4519oveq2i 6661 . . 3 (𝑀 · 𝑁) = (𝑀 · ((#‘𝐵) / 𝑀))
4615nncnd 11036 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → (#‘𝐵) ∈ ℂ)
4718nncnd 11036 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑀 ∈ ℂ)
4818nnne0d 11065 . . . 4 ((𝜑𝑃𝐴) → 𝑀 ≠ 0)
4946, 47, 48divcan2d 10803 . . 3 ((𝜑𝑃𝐴) → (𝑀 · ((#‘𝐵) / 𝑀)) = (#‘𝐵))
5045, 49syl5req 2669 . 2 ((𝜑𝑃𝐴) → (#‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁))
5127, 44, 503jca 1242 1 ((𝜑𝑃𝐴) → ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1 ∧ (#‘𝐵) = (𝑀 · 𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1037   = wceq 1483  wcel 1990  wne 2794  {crab 2916  wss 3574  c0 3915   class class class wbr 4653  cmpt 4729  cfv 5888  (class class class)co 6650  Fincfn 7955  1c1 9937   · cmul 9941   / cdiv 10684  cn 11020  0cn0 11292  cz 11377  cexp 12860  #chash 13117  cdvds 14983   gcd cgcd 15216  cprime 15385   pCnt cpc 15541  Basecbs 15857  Grpcgrp 17422  odcod 17944  Abelcabl 18194
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-2o 7561  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-q 11789  df-rp 11833  df-fz 12327  df-fl 12593  df-mod 12669  df-seq 12802  df-exp 12861  df-hash 13118  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-dvds 14984  df-gcd 15217  df-prm 15386  df-pc 15542  df-0g 16102  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-grp 17425  df-abl 18196
This theorem is referenced by:  ablfac1a  18468  ablfac1b  18469
  Copyright terms: Public domain W3C validator