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Theorem ablfacrp 15136
Description: A finite abelian group whose order factors into relatively prime integers, itself "factors" into two subgroups  K ,  L that have trivial intersection and whose product is the whole group. Lemma 6.1C.2 of [Shapiro], p. 199. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
ablfacrp.b  |-  B  =  ( Base `  G
)
ablfacrp.o  |-  O  =  ( od `  G
)
ablfacrp.k  |-  K  =  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  M }
ablfacrp.l  |-  L  =  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N }
ablfacrp.g  |-  ( ph  ->  G  e.  Abel )
ablfacrp.m  |-  ( ph  ->  M  e.  NN )
ablfacrp.n  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
ablfacrp.1  |-  ( ph  ->  ( M  gcd  N
)  =  1 )
ablfacrp.2  |-  ( ph  ->  ( # `  B
)  =  ( M  x.  N ) )
ablfacrp.z  |-  .0.  =  ( 0g `  G )
ablfacrp.s  |-  .(+)  =  (
LSSum `  G )
Assertion
Ref Expression
ablfacrp  |-  ( ph  ->  ( ( K  i^i  L )  =  {  .0.  }  /\  ( K  .(+)  L )  =  B ) )
Distinct variable groups:    x, B    x, G    x, O    x, M    x, N    ph, x    x,  .0.
Allowed substitution hints:    .(+) ( x)    K( x)    L( x)

Proof of Theorem ablfacrp
StepHypRef Expression
1 ablfacrp.k . . . . . 6  |-  K  =  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  M }
2 ablfacrp.l . . . . . 6  |-  L  =  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N }
31, 2ineq12i 3276 . . . . 5  |-  ( K  i^i  L )  =  ( { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  M }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N } )
4 inrab 3347 . . . . 5  |-  ( { x  e.  B  | 
( O `  x
)  ||  M }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N } )  =  {
x  e.  B  | 
( ( O `  x )  ||  M  /\  ( O `  x
)  ||  N ) }
53, 4eqtri 2273 . . . 4  |-  ( K  i^i  L )  =  { x  e.  B  |  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) }
6 ablfacrp.b . . . . . . . . . . . . . 14  |-  B  =  ( Base `  G
)
7 ablfacrp.o . . . . . . . . . . . . . 14  |-  O  =  ( od `  G
)
86, 7odcl 14686 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  e.  B  ->  ( O `  x )  e.  NN0 )
98adantl 454 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  ( O `  x )  e.  NN0 )
109nn0zd 9994 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  ( O `  x )  e.  ZZ )
11 ablfacrp.m . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  M  e.  NN )
1211nnzd 9995 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
1312adantr 453 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  M  e.  ZZ )
14 ablfacrp.n . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
1514nnzd 9995 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
1615adantr 453 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  N  e.  ZZ )
17 dvdsgcd 12596 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( O `  x
)  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  (
( ( O `  x )  ||  M  /\  ( O `  x
)  ||  N )  ->  ( O `  x
)  ||  ( M  gcd  N ) ) )
1810, 13, 16, 17syl3anc 1187 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  (
( ( O `  x )  ||  M  /\  ( O `  x
)  ||  N )  ->  ( O `  x
)  ||  ( M  gcd  N ) ) )
19183impia 1153 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  ( O `  x )  ||  ( M  gcd  N
) )
20 ablfacrp.1 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( M  gcd  N
)  =  1 )
21203ad2ant1 981 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  ( M  gcd  N )  =  1 )
2219, 21breqtrd 3944 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  ( O `  x )  ||  1 )
23 simp2 961 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  x  e.  B )
24 dvds1 12451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( O `  x )  e.  NN0  ->  ( ( O `  x ) 
||  1  <->  ( O `  x )  =  1 ) )
2523, 8, 243syl 20 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  (
( O `  x
)  ||  1  <->  ( O `  x )  =  1 ) )
2622, 25mpbid 203 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  ( O `  x )  =  1 )
27 ablfacrp.g . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  G  e.  Abel )
28 ablgrp 14929 . . . . . . . . . 10  |-  ( G  e.  Abel  ->  G  e. 
Grp )
2927, 28syl 17 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
30293ad2ant1 981 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  G  e.  Grp )
31 ablfacrp.z . . . . . . . . 9  |-  .0.  =  ( 0g `  G )
327, 31, 6odeq1 14708 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  x  e.  B )  ->  ( ( O `  x )  =  1  <-> 
x  =  .0.  )
)
3330, 23, 32syl2anc 645 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  (
( O `  x
)  =  1  <->  x  =  .0.  ) )
3426, 33mpbid 203 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  x  =  .0.  )
35 elsn 3559 . . . . . 6  |-  ( x  e.  {  .0.  }  <->  x  =  .0.  )
3634, 35sylibr 205 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  x  e.  {  .0.  } )
3736rabssdv 3174 . . . 4  |-  ( ph  ->  { x  e.  B  |  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) }  C_  {  .0.  } )
385, 37syl5eqss 3143 . . 3  |-  ( ph  ->  ( K  i^i  L
)  C_  {  .0.  } )
397, 6oddvdssubg 14982 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  M  e.  ZZ )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  M }  e.  (SubGrp `  G ) )
4027, 12, 39syl2anc 645 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  M }  e.  (SubGrp `  G
) )
411, 40syl5eqel 2337 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  K  e.  (SubGrp `  G ) )
4231subg0cl 14464 . . . . . 6  |-  ( K  e.  (SubGrp `  G
)  ->  .0.  e.  K )
4341, 42syl 17 . . . . 5  |-  ( ph  ->  .0.  e.  K )
447, 6oddvdssubg 14982 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  N  e.  ZZ )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N }  e.  (SubGrp `  G ) )
4527, 15, 44syl2anc 645 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N }  e.  (SubGrp `  G
) )
462, 45syl5eqel 2337 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  L  e.  (SubGrp `  G ) )
4731subg0cl 14464 . . . . . 6  |-  ( L  e.  (SubGrp `  G
)  ->  .0.  e.  L )
4846, 47syl 17 . . . . 5  |-  ( ph  ->  .0.  e.  L )
49 elin 3266 . . . . 5  |-  (  .0. 
e.  ( K  i^i  L )  <->  (  .0.  e.  K  /\  .0.  e.  L
) )
5043, 48, 49sylanbrc 648 . . . 4  |-  ( ph  ->  .0.  e.  ( K  i^i  L ) )
5150snssd 3660 . . 3  |-  ( ph  ->  {  .0.  }  C_  ( K  i^i  L ) )
5238, 51eqssd 3117 . 2  |-  ( ph  ->  ( K  i^i  L
)  =  {  .0.  } )
53 ablfacrp.s . . . . . 6  |-  .(+)  =  (
LSSum `  G )
5453lsmsubg2 14986 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  K  e.  (SubGrp `  G )  /\  L  e.  (SubGrp `  G ) )  -> 
( K  .(+)  L )  e.  (SubGrp `  G
) )
5527, 41, 46, 54syl3anc 1187 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( K  .(+)  L )  e.  (SubGrp `  G
) )
566subgss 14457 . . . 4  |-  ( ( K  .(+)  L )  e.  (SubGrp `  G )  ->  ( K  .(+)  L ) 
C_  B )
5755, 56syl 17 . . 3  |-  ( ph  ->  ( K  .(+)  L ) 
C_  B )
58 eqid 2253 . . . . . . . 8  |-  (.g `  G
)  =  (.g `  G
)
596, 58mulg1 14409 . . . . . . 7  |-  ( g  e.  B  ->  (
1 (.g `  G ) g )  =  g )
6059adantl 454 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  (
1 (.g `  G ) g )  =  g )
61 bezout 12595 . . . . . . . . 9  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  ( M  gcd  N )  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) ) )
6212, 15, 61syl2anc 645 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  ( M  gcd  N )  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) ) )
6362adantr 453 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  ( M  gcd  N )  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) ) )
6420ad2antrr 709 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( M  gcd  N )  =  1 )
6564eqeq1d 2261 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  gcd  N )  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) )  <->  1  =  ( ( M  x.  a
)  +  ( N  x.  b ) ) ) )
6612ad2antrr 709 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  M  e.  ZZ )
67 simprl 735 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  a  e.  ZZ )
6866, 67zmulcld 10002 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( M  x.  a )  e.  ZZ )
6968zcnd 9997 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( M  x.  a )  e.  CC )
7015ad2antrr 709 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  N  e.  ZZ )
71 simprr 736 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  b  e.  ZZ )
7270, 71zmulcld 10002 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( N  x.  b )  e.  ZZ )
7372zcnd 9997 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( N  x.  b )  e.  CC )
7469, 73addcomd 8894 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) )  =  ( ( N  x.  b )  +  ( M  x.  a ) ) )
7574oveq1d 5725 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( (
( M  x.  a
)  +  ( N  x.  b ) ) (.g `  G ) g )  =  ( ( ( N  x.  b
)  +  ( M  x.  a ) ) (.g `  G ) g ) )
7629ad2antrr 709 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  G  e.  Grp )
77 simplr 734 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  g  e.  B )
78 eqid 2253 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( +g  `  G )  =  ( +g  `  G )
796, 58, 78mulgdir 14427 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  ( ( N  x.  b )  e.  ZZ  /\  ( M  x.  a
)  e.  ZZ  /\  g  e.  B )
)  ->  ( (
( N  x.  b
)  +  ( M  x.  a ) ) (.g `  G ) g )  =  ( ( ( N  x.  b
) (.g `  G ) g ) ( +g  `  G
) ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) ) )
8076, 72, 68, 77, 79syl13anc 1189 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( (
( N  x.  b
)  +  ( M  x.  a ) ) (.g `  G ) g )  =  ( ( ( N  x.  b
) (.g `  G ) g ) ( +g  `  G
) ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) ) )
8175, 80eqtrd 2285 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( (
( M  x.  a
)  +  ( N  x.  b ) ) (.g `  G ) g )  =  ( ( ( N  x.  b
) (.g `  G ) g ) ( +g  `  G
) ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) ) )
8241ad2antrr 709 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  K  e.  (SubGrp `  G ) )
8346ad2antrr 709 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  L  e.  (SubGrp `  G ) )
846, 58mulgcl 14419 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  ( N  x.  b
)  e.  ZZ  /\  g  e.  B )  ->  ( ( N  x.  b ) (.g `  G
) g )  e.  B )
8576, 72, 77, 84syl3anc 1187 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( N  x.  b )
(.g `  G ) g )  e.  B )
86 ablfacrp.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ph  ->  ( # `  B
)  =  ( M  x.  N ) )
8711, 14nnmulcld 9673 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ph  ->  ( M  x.  N
)  e.  NN )
8887nnnn0d 9897 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ph  ->  ( M  x.  N
)  e.  NN0 )
8986, 88eqeltrd 2327 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  ( # `  B
)  e.  NN0 )
90 fvex 5391 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( Base `  G )  e.  _V
916, 90eqeltri 2323 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  B  e. 
_V
92 hashclb 11230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( B  e.  _V  ->  ( B  e.  Fin  <->  ( # `  B
)  e.  NN0 )
)
9391, 92ax-mp 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  e.  Fin  <->  ( # `  B
)  e.  NN0 )
9489, 93sylibr 205 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ph  ->  B  e.  Fin )
9594ad2antrr 709 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  B  e.  Fin )
966, 7oddvds2 14714 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  B  e.  Fin  /\  g  e.  B )  ->  ( O `  g )  ||  ( # `  B
) )
9776, 95, 77, 96syl3anc 1187 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  ( # `
 B ) )
9886ad2antrr 709 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( # `  B
)  =  ( M  x.  N ) )
9997, 98breqtrd 3944 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  ( M  x.  N )
)
1006, 7odcl 14686 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( g  e.  B  ->  ( O `  g )  e.  NN0 )
101100ad2antlr 710 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  e.  NN0 )
102101nn0zd 9994 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  e.  ZZ )
10366, 70zmulcld 10002 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( M  x.  N )  e.  ZZ )
104 dvdsmultr1 12437 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( O `  g
)  e.  ZZ  /\  ( M  x.  N
)  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )  ->  ( ( O `  g )  ||  ( M  x.  N )  ->  ( O `  g
)  ||  ( ( M  x.  N )  x.  b ) ) )
105102, 103, 71, 104syl3anc 1187 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( O `  g )  ||  ( M  x.  N
)  ->  ( O `  g )  ||  (
( M  x.  N
)  x.  b ) ) )
10699, 105mpd 16 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  (
( M  x.  N
)  x.  b ) )
10766zcnd 9997 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  M  e.  CC )
10870zcnd 9997 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  N  e.  CC )
10971zcnd 9997 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  b  e.  CC )
110107, 108, 109mulassd 8738 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  N )  x.  b )  =  ( M  x.  ( N  x.  b ) ) )
111106, 110breqtrd 3944 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  ( M  x.  ( N  x.  b ) ) )
1126, 7, 58odmulgid 14702 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  g  e.  B  /\  ( N  x.  b
)  e.  ZZ )  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( O `
 ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g ) )  ||  M  <->  ( O `  g )  ||  ( M  x.  ( N  x.  b ) ) ) )
11376, 77, 72, 66, 112syl31anc 1190 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( O `  ( ( N  x.  b )
(.g `  G ) g ) )  ||  M  <->  ( O `  g ) 
||  ( M  x.  ( N  x.  b
) ) ) )
114111, 113mpbird 225 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  ( ( N  x.  b ) (.g `  G
) g ) ) 
||  M )
115 fveq2 5377 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g )  ->  ( O `  x )  =  ( O `  ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g ) ) )
116115breq1d 3930 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g )  ->  ( ( O `
 x )  ||  M 
<->  ( O `  (
( N  x.  b
) (.g `  G ) g ) )  ||  M
) )
117116, 1elrab2 2862 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  x.  b
) (.g `  G ) g )  e.  K  <->  ( (
( N  x.  b
) (.g `  G ) g )  e.  B  /\  ( O `  ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g ) )  ||  M
) )
11885, 114, 117sylanbrc 648 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( N  x.  b )
(.g `  G ) g )  e.  K )
1196, 58mulgcl 14419 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  ( M  x.  a
)  e.  ZZ  /\  g  e.  B )  ->  ( ( M  x.  a ) (.g `  G
) g )  e.  B )
12076, 68, 77, 119syl3anc 1187 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  a )
(.g `  G ) g )  e.  B )
121 dvdsmultr1 12437 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( O `  g
)  e.  ZZ  /\  ( M  x.  N
)  e.  ZZ  /\  a  e.  ZZ )  ->  ( ( O `  g )  ||  ( M  x.  N )  ->  ( O `  g
)  ||  ( ( M  x.  N )  x.  a ) ) )
122102, 103, 67, 121syl3anc 1187 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( O `  g )  ||  ( M  x.  N
)  ->  ( O `  g )  ||  (
( M  x.  N
)  x.  a ) ) )
12399, 122mpd 16 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  (
( M  x.  N
)  x.  a ) )
124 zcn 9908 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( a  e.  ZZ  ->  a  e.  CC )
125124ad2antrl 711 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  a  e.  CC )
126 mulass 8705 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( M  e.  CC  /\  N  e.  CC  /\  a  e.  CC )  ->  (
( M  x.  N
)  x.  a )  =  ( M  x.  ( N  x.  a
) ) )
127 mul12 8858 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( M  e.  CC  /\  N  e.  CC  /\  a  e.  CC )  ->  ( M  x.  ( N  x.  a ) )  =  ( N  x.  ( M  x.  a )
) )
128126, 127eqtrd 2285 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( M  e.  CC  /\  N  e.  CC  /\  a  e.  CC )  ->  (
( M  x.  N
)  x.  a )  =  ( N  x.  ( M  x.  a
) ) )
129107, 108, 125, 128syl3anc 1187 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  N )  x.  a )  =  ( N  x.  ( M  x.  a ) ) )
130123, 129breqtrd 3944 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  ( N  x.  ( M  x.  a ) ) )
1316, 7, 58odmulgid 14702 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  g  e.  B  /\  ( M  x.  a
)  e.  ZZ )  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( ( O `
 ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) )  ||  N  <->  ( O `  g )  ||  ( N  x.  ( M  x.  a ) ) ) )
13276, 77, 68, 70, 131syl31anc 1190 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( O `  ( ( M  x.  a )
(.g `  G ) g ) )  ||  N  <->  ( O `  g ) 
||  ( N  x.  ( M  x.  a
) ) ) )
133130, 132mpbird 225 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  ( ( M  x.  a ) (.g `  G
) g ) ) 
||  N )
134 fveq2 5377 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g )  ->  ( O `  x )  =  ( O `  ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) ) )
135134breq1d 3930 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g )  ->  ( ( O `
 x )  ||  N 
<->  ( O `  (
( M  x.  a
) (.g `  G ) g ) )  ||  N
) )
136135, 2elrab2 2862 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( M  x.  a
) (.g `  G ) g )  e.  L  <->  ( (
( M  x.  a
) (.g `  G ) g )  e.  B  /\  ( O `  ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) )  ||  N
) )
137120, 133, 136sylanbrc 648 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  a )
(.g `  G ) g )  e.  L )
13878, 53lsmelvali 14796 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( K  e.  (SubGrp `  G )  /\  L  e.  (SubGrp `  G )
)  /\  ( (
( N  x.  b
) (.g `  G ) g )  e.  K  /\  ( ( M  x.  a ) (.g `  G
) g )  e.  L ) )  -> 
( ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g ) ( +g  `  G
) ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) )  e.  ( K 
.(+)  L ) )
13982, 83, 118, 137, 138syl22anc 1188 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( (
( N  x.  b
) (.g `  G ) g ) ( +g  `  G
) ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) )  e.  ( K 
.(+)  L ) )
14081, 139eqeltrd 2327 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( (
( M  x.  a
)  +  ( N  x.  b ) ) (.g `  G ) g )  e.  ( K 
.(+)  L ) )
141 oveq1 5717 . . . . . . . . . . 11  |-  ( 1  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b
) )  ->  (
1 (.g `  G ) g )  =  ( ( ( M  x.  a
)  +  ( N  x.  b ) ) (.g `  G ) g ) )
142141eleq1d 2319 . . . . . . . . . 10  |-  ( 1  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b
) )  ->  (
( 1 (.g `  G
) g )  e.  ( K  .(+)  L )  <-> 
( ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b
) ) (.g `  G
) g )  e.  ( K  .(+)  L ) ) )
143140, 142syl5ibrcom 215 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( 1  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b
) )  ->  (
1 (.g `  G ) g )  e.  ( K 
.(+)  L ) ) )
14465, 143sylbid 208 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  gcd  N )  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) )  ->  ( 1 (.g `  G ) g )  e.  ( K 
.(+)  L ) ) )
145144rexlimdvva 2636 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  ( E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  ( M  gcd  N )  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) )  ->  ( 1 (.g `  G ) g )  e.  ( K 
.(+)  L ) ) )
14663, 145mpd 16 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  (
1 (.g `  G ) g )  e.  ( K 
.(+)  L ) )
14760, 146eqeltrrd 2328 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  g  e.  ( K  .(+)  L ) )
148147ex 425 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( g  e.  B  ->  g  e.  ( K 
.(+)  L ) ) )
149148ssrdv 3106 . . 3  |-  ( ph  ->  B  C_  ( K  .(+) 
L ) )
15057, 149eqssd 3117 . 2  |-  ( ph  ->  ( K  .(+)  L )  =  B )
15152, 150jca 520 1  |-  ( ph  ->  ( ( K  i^i  L )  =  {  .0.  }  /\  ( K  .(+)  L )  =  B ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360    /\ w3a 939    = wceq 1619    e. wcel 1621   E.wrex 2510   {crab 2512   _Vcvv 2727    i^i cin 3077    C_ wss 3078   {csn 3544   class class class wbr 3920   ` cfv 4592  (class class class)co 5710   Fincfn 6749   CCcc 8615   1c1 8618    + caddc 8620    x. cmul 8622   NNcn 9626   NN0cn0 9844   ZZcz 9903   #chash 11215    || cdivides 12405    gcd cgcd 12559   Basecbs 13022   +g cplusg 13082   0gc0g 13274   Grpcgrp 14197  .gcmg 14201  SubGrpcsubg 14450   odcod 14675   LSSumclsm 14780   Abelcabel 14925
This theorem is referenced by:  ablfacrp2  15137  ablfac1b  15140
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-5 1533  ax-6 1534  ax-7 1535  ax-gen 1536  ax-8 1623  ax-11 1624  ax-13 1625  ax-14 1626  ax-17 1628  ax-12o 1664  ax-10 1678  ax-9 1684  ax-4 1692  ax-16 1926  ax-ext 2234  ax-rep 4028  ax-sep 4038  ax-nul 4046  ax-pow 4082  ax-pr 4108  ax-un 4403  ax-inf2 7226  ax-cnex 8673  ax-resscn 8674  ax-1cn 8675  ax-icn 8676  ax-addcl 8677  ax-addrcl 8678  ax-mulcl 8679  ax-mulrcl 8680  ax-mulcom 8681  ax-addass 8682  ax-mulass 8683  ax-distr 8684  ax-i2m1 8685  ax-1ne0 8686  ax-1rid 8687  ax-rnegex 8688  ax-rrecex 8689  ax-cnre 8690  ax-pre-lttri 8691  ax-pre-lttrn 8692  ax-pre-ltadd 8693  ax-pre-mulgt0 8694  ax-pre-sup 8695
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 940  df-3an 941  df-tru 1315  df-ex 1538  df-nf 1540  df-sb 1883  df-eu 2118  df-mo 2119  df-clab 2240  df-cleq 2246  df-clel 2249  df-nfc 2374  df-ne 2414  df-nel 2415  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rab 2516  df-v 2729  df-sbc 2922  df-csb 3010  df-dif 3081  df-un 3083  df-in 3085  df-ss 3089  df-pss 3091  df-nul 3363  df-if 3471  df-pw 3532  df-sn 3550  df-pr 3551  df-tp 3552  df-op 3553  df-uni 3728  df-int 3761  df-iun 3805  df-disj 3892  df-br 3921  df-opab 3975  df-mpt 3976  df-tr 4011  df-eprel 4198  df-id 4202  df-po 4207  df-so 4208  df-fr 4245  df-se 4246  df-we 4247  df-ord 4288  df-on 4289  df-lim 4290  df-suc 4291  df-om 4548  df-xp 4594  df-rel 4595  df-cnv 4596  df-co 4597  df-dm 4598  df-rn 4599  df-res 4600  df-ima 4601  df-fun 4602  df-fn 4603  df-f 4604  df-f1 4605  df-fo 4606  df-f1o 4607  df-fv 4608  df-isom 4609  df-ov 5713  df-oprab 5714  df-mpt2 5715  df-1st 5974  df-2nd 5975  df-iota 6143  df-riota 6190  df-recs 6274  df-rdg 6309  df-1o 6365  df-2o 6366  df-oadd 6369  df-omul 6370  df-er 6546  df-ec 6548  df-qs 6552  df-map 6660  df-en 6750  df-dom 6751  df-sdom 6752  df-fin 6753  df-sup 7078  df-oi 7109  df-card 7456  df-acn 7459  df-pnf 8749  df-mnf 8750  df-xr 8751  df-ltxr 8752  df-le 8753  df-sub 8919  df-neg 8920  df-div 9304  df-n 9627  df-2 9684  df-3 9685  df-n0 9845  df-z 9904  df-uz 10110  df-rp 10234  df-fz 10661  df-fzo 10749  df-fl 10803  df-mod 10852  df-seq 10925  df-exp 10983  df-hash 11216  df-cj 11461  df-re 11462  df-im 11463  df-sqr 11597  df-abs 11598  df-clim 11839  df-sum 12036  df-divides 12406  df-gcd 12560  df-ndx 13025  df-slot 13026  df-base 13027  df-sets 13028  df-ress 13029  df-plusg 13095  df-0g 13278  df-mnd 14202  df-submnd 14251  df-grp 14324  df-minusg 14325  df-sbg 14326  df-mulg 14327  df-subg 14453  df-eqg 14455  df-cntz 14628  df-od 14679  df-lsm 14782  df-cmn 14926  df-abl 14927
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