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Theorem pgpfac1lem2 18520
 Description: Lemma for pgpfac1 18525. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
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 = (0g𝐺)
pgpfac1.l = (LSSum‘𝐺)
pgpfac1.p (𝜑𝑃 pGrp 𝐺)
pgpfac1.g (𝜑𝐺 ∈ Abel)
pgpfac1.n (𝜑𝐵 ∈ Fin)
pgpfac1.oe (𝜑 → (𝑂𝐴) = 𝐸)
pgpfac1.u (𝜑𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺))
pgpfac1.au (𝜑𝐴𝑈)
pgpfac1.w (𝜑𝑊 ∈ (SubGrp‘𝐺))
pgpfac1.i (𝜑 → (𝑆𝑊) = { 0 })
pgpfac1.ss (𝜑 → (𝑆 𝑊) ⊆ 𝑈)
pgpfac1.2 (𝜑 → ∀𝑤 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑤𝑈𝐴𝑤) → ¬ (𝑆 𝑊) ⊊ 𝑤))
pgpfac1.c (𝜑𝐶 ∈ (𝑈 ∖ (𝑆 𝑊)))
pgpfac1.mg · = (.g𝐺)
Assertion
Ref Expression
pgpfac1lem2 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊))
Distinct variable groups:   𝑤,𝐴   𝑤,   𝑤,𝑃   𝑤,𝐺   𝑤,𝑈   𝑤,𝐶   𝑤,𝑆   𝑤,𝑊   𝜑,𝑤   𝑤, ·   𝑤,𝐾
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑤)   𝐸(𝑤)   𝑂(𝑤)   0 (𝑤)

Proof of Theorem pgpfac1lem2
Dummy variables 𝑘 𝑠 𝑡 𝑎 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pgpfac1.c . . 3 (𝜑𝐶 ∈ (𝑈 ∖ (𝑆 𝑊)))
21eldifbd 3620 . 2 (𝜑 → ¬ 𝐶 ∈ (𝑆 𝑊))
31eldifad 3619 . . . . . . 7 (𝜑𝐶𝑈)
43adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)) → 𝐶𝑈)
5 pgpfac1.u . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺))
6 pgpfac1.p . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑃 pGrp 𝐺)
7 pgpprm 18054 . . . . . . . . . . . 12 (𝑃 pGrp 𝐺𝑃 ∈ ℙ)
86, 7syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
9 prmz 15436 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
108, 9syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
11 pgpfac1.mg . . . . . . . . . . 11 · = (.g𝐺)
1211subgmulgcl 17654 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝐶𝑈) → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝑈)
135, 10, 3, 12syl3anc 1366 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝑈)
1413adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)) → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝑈)
15 simpr 476 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)) → ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊))
1614, 15eldifd 3618 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)) → (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑈 ∖ (𝑆 𝑊)))
17 pgpfac1.k . . . . . . . 8 𝐾 = (mrCls‘(SubGrp‘𝐺))
18 pgpfac1.s . . . . . . . 8 𝑆 = (𝐾‘{𝐴})
19 pgpfac1.b . . . . . . . 8 𝐵 = (Base‘𝐺)
20 pgpfac1.o . . . . . . . 8 𝑂 = (od‘𝐺)
21 pgpfac1.e . . . . . . . 8 𝐸 = (gEx‘𝐺)
22 pgpfac1.z . . . . . . . 8 0 = (0g𝐺)
23 pgpfac1.l . . . . . . . 8 = (LSSum‘𝐺)
24 pgpfac1.g . . . . . . . 8 (𝜑𝐺 ∈ Abel)
25 pgpfac1.n . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
26 pgpfac1.oe . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑂𝐴) = 𝐸)
27 pgpfac1.au . . . . . . . 8 (𝜑𝐴𝑈)
28 pgpfac1.w . . . . . . . 8 (𝜑𝑊 ∈ (SubGrp‘𝐺))
29 pgpfac1.i . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑆𝑊) = { 0 })
30 pgpfac1.ss . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑆 𝑊) ⊆ 𝑈)
31 pgpfac1.2 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑤 ∈ (SubGrp‘𝐺)((𝑤𝑈𝐴𝑤) → ¬ (𝑆 𝑊) ⊊ 𝑤))
3217, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 6, 24, 25, 26, 5, 27, 28, 29, 30, 31pgpfac1lem1 18519 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑈 ∖ (𝑆 𝑊))) → ((𝑆 𝑊) (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) = 𝑈)
3316, 32syldan 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)) → ((𝑆 𝑊) (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) = 𝑈)
344, 33eleqtrrd 2733 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)) → 𝐶 ∈ ((𝑆 𝑊) (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})))
3534ex 449 . . . 4 (𝜑 → (¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → 𝐶 ∈ ((𝑆 𝑊) (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}))))
36 eqid 2651 . . . . . 6 (-g𝐺) = (-g𝐺)
37 ablgrp 18244 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
3824, 37syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐺 ∈ Grp)
3919subgacs 17676 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))
4038, 39syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))
4140acsmred 16364 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘𝐵))
4219subgss 17642 . . . . . . . . . . 11 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑈𝐵)
435, 42syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑈𝐵)
4443, 27sseldd 3637 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴𝐵)
4517mrcsncl 16319 . . . . . . . . 9 (((SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘𝐵) ∧ 𝐴𝐵) → (𝐾‘{𝐴}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4641, 44, 45syl2anc 694 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐾‘{𝐴}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4718, 46syl5eqel 2734 . . . . . . 7 (𝜑𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
4823lsmsubg2 18308 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑊 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑆 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺))
4924, 47, 28, 48syl3anc 1366 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑆 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺))
5043, 13sseldd 3637 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵)
5117mrcsncl 16319 . . . . . . 7 (((SubGrp‘𝐺) ∈ (Moore‘𝐵) ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵) → (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
5241, 50, 51syl2anc 694 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
5336, 23, 49, 52lsmelvalm 18112 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 ∈ ((𝑆 𝑊) (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g𝐺)𝑡)))
54 eqid 2651 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
5519, 11, 54, 17cycsubg2 17678 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵) → (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}) = ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
5638, 50, 55syl2anc 694 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)}) = ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
5756rexeqdv 3175 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑡 ∈ ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))𝐶 = (𝑠(-g𝐺)𝑡)))
58 ovex 6718 . . . . . . . . 9 (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ V
5958rgenw 2953 . . . . . . . 8 𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ V
60 oveq2 6698 . . . . . . . . . 10 (𝑡 = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) → (𝑠(-g𝐺)𝑡) = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
6160eqeq2d 2661 . . . . . . . . 9 (𝑡 = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) → (𝐶 = (𝑠(-g𝐺)𝑡) ↔ 𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6254, 61rexrnmpt 6409 . . . . . . . 8 (∀𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ V → (∃𝑡 ∈ ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))𝐶 = (𝑠(-g𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6359, 62mp1i 13 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑡 ∈ ran (𝑘 ∈ ℤ ↦ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))𝐶 = (𝑠(-g𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6457, 63bitrd 268 . . . . . 6 (𝜑 → (∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
6564rexbidv 3081 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)∃𝑡 ∈ (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})𝐶 = (𝑠(-g𝐺)𝑡) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))))
66 rexcom 3128 . . . . . 6 (∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
6738ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → 𝐺 ∈ Grp)
6830, 43sstrd 3646 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑆 𝑊) ⊆ 𝐵)
6968adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑆 𝑊) ⊆ 𝐵)
7069sselda 3636 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → 𝑠𝐵)
71 simplr 807 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → 𝑘 ∈ ℤ)
7250ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵)
7319, 11mulgcl 17606 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑃 · 𝐶) ∈ 𝐵) → (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ 𝐵)
7467, 71, 72, 73syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ 𝐵)
7543, 3sseldd 3637 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐶𝐵)
7675ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → 𝐶𝐵)
77 eqid 2651 . . . . . . . . . . . . 13 (+g𝐺) = (+g𝐺)
7819, 77, 36grpsubadd 17550 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑠𝐵 ∧ (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)) ∈ 𝐵𝐶𝐵)) → ((𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶 ↔ (𝐶(+g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝑠))
7967, 70, 74, 76, 78syl13anc 1368 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → ((𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶 ↔ (𝐶(+g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝑠))
80 1zzd 11446 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → 1 ∈ ℤ)
8110ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → 𝑃 ∈ ℤ)
8271, 81zmulcld 11526 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
8319, 11, 77mulgdir 17620 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (1 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ ∧ 𝐶𝐵)) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = ((1 · 𝐶)(+g𝐺)((𝑘 · 𝑃) · 𝐶)))
8467, 80, 82, 76, 83syl13anc 1368 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = ((1 · 𝐶)(+g𝐺)((𝑘 · 𝑃) · 𝐶)))
8519, 11mulg1 17595 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐶𝐵 → (1 · 𝐶) = 𝐶)
8676, 85syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → (1 · 𝐶) = 𝐶)
8719, 11mulgass 17626 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝐶𝐵)) → ((𝑘 · 𝑃) · 𝐶) = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
8867, 71, 81, 76, 87syl13anc 1368 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → ((𝑘 · 𝑃) · 𝐶) = (𝑘 · (𝑃 · 𝐶)))
8986, 88oveq12d 6708 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → ((1 · 𝐶)(+g𝐺)((𝑘 · 𝑃) · 𝐶)) = (𝐶(+g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
9084, 89eqtrd 2685 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = (𝐶(+g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))))
9190eqeq1d 2653 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = 𝑠 ↔ (𝐶(+g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝑠))
9279, 91bitr4d 271 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → ((𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶 ↔ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = 𝑠))
93 eqcom 2658 . . . . . . . . . 10 (𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) = 𝐶)
94 eqcom 2658 . . . . . . . . . 10 (𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ↔ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) = 𝑠)
9592, 93, 943bitr4g 303 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)) → (𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ 𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)))
9695rexbidva 3078 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)))
97 risset 3091 . . . . . . . 8 (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) ↔ ∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)𝑠 = ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶))
9896, 97syl6bbr 278 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)))
9998rexbidva 3078 . . . . . 6 (𝜑 → (∃𝑘 ∈ ℤ ∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)))
10066, 99syl5bb 272 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑠 ∈ (𝑆 𝑊)∃𝑘 ∈ ℤ 𝐶 = (𝑠(-g𝐺)(𝑘 · (𝑃 · 𝐶))) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)))
10153, 65, 1003bitrd 294 . . . 4 (𝜑 → (𝐶 ∈ ((𝑆 𝑊) (𝐾‘{(𝑃 · 𝐶)})) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)))
10235, 101sylibd 229 . . 3 (𝜑 → (¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → ∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)))
10338adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → 𝐺 ∈ Grp)
10475adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → 𝐶𝐵)
105 1z 11445 . . . . . . 7 1 ∈ ℤ
106 id 22 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈ ℤ)
107 zmulcl 11464 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
108106, 10, 107syl2anr 494 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ)
109 zaddcl 11455 . . . . . . 7 ((1 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 𝑃) ∈ ℤ) → (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ)
110105, 108, 109sylancr 696 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ)
11119, 20odcl 18001 . . . . . . . . 9 (𝐶𝐵 → (𝑂𝐶) ∈ ℕ0)
112104, 111syl 17 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂𝐶) ∈ ℕ0)
113112nn0zd 11518 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂𝐶) ∈ ℤ)
114 hashcl 13185 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ Fin → (#‘𝐵) ∈ ℕ0)
11525, 114syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (#‘𝐵) ∈ ℕ0)
116115nn0zd 11518 . . . . . . . 8 (𝜑 → (#‘𝐵) ∈ ℤ)
117116adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (#‘𝐵) ∈ ℤ)
118 gcdcom 15282 . . . . . . . . 9 (((1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ ∧ (#‘𝐵) ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (#‘𝐵)) = ((#‘𝐵) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
119110, 117, 118syl2anc 694 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (#‘𝐵)) = ((#‘𝐵) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
12019pgphash 18068 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 pGrp 𝐺𝐵 ∈ Fin) → (#‘𝐵) = (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))))
1216, 25, 120syl2anc 694 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (#‘𝐵) = (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))))
122121adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (#‘𝐵) = (𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))))
123122oveq1d 6705 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → ((#‘𝐵) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
124 simpr 476 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → 𝑘 ∈ ℤ)
12510adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → 𝑃 ∈ ℤ)
126 1zzd 11446 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → 1 ∈ ℤ)
127 gcdaddm 15293 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
128124, 125, 126, 127syl3anc 1366 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))))
129 gcd1 15296 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℤ → (𝑃 gcd 1) = 1)
130125, 129syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 1) = 1)
131128, 130eqtr3d 2687 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1)
13219grpbn0 17498 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
13338, 132syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐵 ≠ ∅)
134 hashnncl 13195 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → ((#‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
13525, 134syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((#‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
136133, 135mpbird 247 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (#‘𝐵) ∈ ℕ)
1378, 136pccld 15602 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑃 pCnt (#‘𝐵)) ∈ ℕ0)
138137adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑃 pCnt (#‘𝐵)) ∈ ℕ0)
139 rpexp1i 15480 . . . . . . . . . 10 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ ∧ (𝑃 pCnt (#‘𝐵)) ∈ ℕ0) → ((𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1))
140125, 110, 138, 139syl3anc 1366 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑃 gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1 → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1))
141131, 140mpd 15 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → ((𝑃↑(𝑃 pCnt (#‘𝐵))) gcd (1 + (𝑘 · 𝑃))) = 1)
142119, 123, 1413eqtrd 2689 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (#‘𝐵)) = 1)
14319, 20oddvds2 18029 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐶𝐵) → (𝑂𝐶) ∥ (#‘𝐵))
14438, 25, 75, 143syl3anc 1366 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑂𝐶) ∥ (#‘𝐵))
145144adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (𝑂𝐶) ∥ (#‘𝐵))
146 rpdvds 15421 . . . . . . 7 ((((1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ ∧ (𝑂𝐶) ∈ ℤ ∧ (#‘𝐵) ∈ ℤ) ∧ (((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (#‘𝐵)) = 1 ∧ (𝑂𝐶) ∥ (#‘𝐵))) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (𝑂𝐶)) = 1)
147110, 113, 117, 142, 145, 146syl32anc 1374 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (𝑂𝐶)) = 1)
14819, 20, 11odbezout 18021 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐶𝐵 ∧ (1 + (𝑘 · 𝑃)) ∈ ℤ) ∧ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) gcd (𝑂𝐶)) = 1) → ∃𝑎 ∈ ℤ (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶)
149103, 104, 110, 147, 148syl31anc 1369 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → ∃𝑎 ∈ ℤ (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶)
15049ad2antrr 762 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (𝑆 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺))
151 simpr 476 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → 𝑎 ∈ ℤ)
15211subgmulgcl 17654 . . . . . . . . 9 (((𝑆 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑎 ∈ ℤ ∧ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊)) → (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 𝑊))
1531523expia 1286 . . . . . . . 8 (((𝑆 𝑊) ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 𝑊)))
154150, 151, 153syl2anc 694 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 𝑊)))
155 eleq1 2718 . . . . . . . 8 ((𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶 → ((𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) ∈ (𝑆 𝑊) ↔ 𝐶 ∈ (𝑆 𝑊)))
156155imbi2d 329 . . . . . . 7 ((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))))
157154, 156syl5ibcom 235 . . . . . 6 (((𝜑𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → ((𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶 → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 𝑊))))
158157rexlimdva 3060 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (∃𝑎 ∈ ℤ (𝑎 · ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶)) = 𝐶 → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 𝑊))))
159149, 158mpd 15 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℤ) → (((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 𝑊)))
160159rexlimdva 3060 . . 3 (𝜑 → (∃𝑘 ∈ ℤ ((1 + (𝑘 · 𝑃)) · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 𝑊)))
161102, 160syld 47 . 2 (𝜑 → (¬ (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊) → 𝐶 ∈ (𝑆 𝑊)))
1622, 161mt3d 140 1 (𝜑 → (𝑃 · 𝐶) ∈ (𝑆 𝑊))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   = wceq 1523   ∈ wcel 2030   ≠ wne 2823  ∀wral 2941  ∃wrex 2942  Vcvv 3231   ∖ cdif 3604   ∩ cin 3606   ⊆ wss 3607   ⊊ wpss 3608  ∅c0 3948  {csn 4210   class class class wbr 4685   ↦ cmpt 4762  ran crn 5144  ‘cfv 5926  (class class class)co 6690  Fincfn 7997  1c1 9975   + caddc 9977   · cmul 9979  ℕcn 11058  ℕ0cn0 11330  ℤcz 11415  ↑cexp 12900  #chash 13157   ∥ cdvds 15027   gcd cgcd 15263  ℙcprime 15432   pCnt cpc 15588  Basecbs 15904  +gcplusg 15988  0gc0g 16147  Moorecmre 16289  mrClscmrc 16290  ACScacs 16292  Grpcgrp 17469  -gcsg 17471  .gcmg 17587  SubGrpcsubg 17635  odcod 17990  gExcgex 17991   pGrp cpgp 17992  LSSumclsm 18095  Abelcabl 18240 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-inf2 8576  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-fal 1529  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-iin 4555  df-disj 4653  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-se 5103  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-omul 7610  df-er 7787  df-ec 7789  df-qs 7793  df-map 7901  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-sup 8389  df-inf 8390  df-oi 8456  df-card 8803  df-acn 8806  df-cda 9028  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-n0 11331  df-xnn0 11402  df-z 11416  df-uz 11726  df-q 11827  df-rp 11871  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-fl 12633  df-mod 12709  df-seq 12842  df-exp 12901  df-fac 13101  df-bc 13130  df-hash 13158  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-clim 14263  df-sum 14461  df-dvds 15028  df-gcd 15264  df-prm 15433  df-pc 15589  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-0g 16149  df-mre 16293  df-mrc 16294  df-acs 16296  df-mgm 17289  df-sgrp 17331  df-mnd 17342  df-submnd 17383  df-grp 17472  df-minusg 17473  df-sbg 17474  df-mulg 17588  df-subg 17638  df-eqg 17640  df-ga 17769  df-cntz 17796  df-od 17994  df-pgp 17996  df-lsm 18097  df-cmn 18241  df-abl 18242 This theorem is referenced by:  pgpfac1lem4  18523
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