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Theorem ablfacrp 15317
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
Dummy variables  a 
b  g are mutually distinct and distinct from all other variables.
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 3381 . . . . 5  |-  ( K  i^i  L )  =  ( { x  e.  B  |  ( O `
 x )  ||  M }  i^i  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N } )
4 inrab 3453 . . . . 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 2316 . . . 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 14867 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  e.  B  ->  ( O `  x )  e.  NN0 )
98adantl 452 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  ( O `  x )  e.  NN0 )
109nn0zd 10131 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  ( O `  x )  e.  ZZ )
11 ablfacrp.m . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  M  e.  NN )
1211nnzd 10132 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
1312adantr 451 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  M  e.  ZZ )
14 ablfacrp.n . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
1514nnzd 10132 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
1615adantr 451 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  N  e.  ZZ )
17 dvdsgcd 12738 . . . . . . . . . . 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 1182 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B )  ->  (
( ( O `  x )  ||  M  /\  ( O `  x
)  ||  N )  ->  ( O `  x
)  ||  ( M  gcd  N ) ) )
19183impia 1148 . . . . . . . . 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 976 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  ( M  gcd  N )  =  1 )
2219, 21breqtrd 4063 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  ( O `  x )  ||  1 )
23 simp2 956 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  x  e.  B )
24 dvds1 12593 . . . . . . . . 9  |-  ( ( O `  x )  e.  NN0  ->  ( ( O `  x ) 
||  1  <->  ( O `  x )  =  1 ) )
2523, 8, 243syl 18 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  (
( O `  x
)  ||  1  <->  ( O `  x )  =  1 ) )
2622, 25mpbid 201 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  ( O `  x )  =  1 )
27 ablfacrp.g . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  G  e.  Abel )
28 ablgrp 15110 . . . . . . . . . 10  |-  ( G  e.  Abel  ->  G  e. 
Grp )
2927, 28syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
30293ad2ant1 976 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  G  e.  Grp )
31 ablfacrp.z . . . . . . . . 9  |-  .0.  =  ( 0g `  G )
327, 31, 6odeq1 14889 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  x  e.  B )  ->  ( ( O `  x )  =  1  <-> 
x  =  .0.  )
)
3330, 23, 32syl2anc 642 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  (
( O `  x
)  =  1  <->  x  =  .0.  ) )
3426, 33mpbid 201 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  x  =  .0.  )
35 elsn 3668 . . . . . 6  |-  ( x  e.  {  .0.  }  <->  x  =  .0.  )
3634, 35sylibr 203 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  B  /\  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) )  ->  x  e.  {  .0.  } )
3736rabssdv 3266 . . . 4  |-  ( ph  ->  { x  e.  B  |  ( ( O `
 x )  ||  M  /\  ( O `  x )  ||  N
) }  C_  {  .0.  } )
385, 37syl5eqss 3235 . . 3  |-  ( ph  ->  ( K  i^i  L
)  C_  {  .0.  } )
397, 6oddvdssubg 15163 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  M  e.  ZZ )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  M }  e.  (SubGrp `  G ) )
4027, 12, 39syl2anc 642 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  M }  e.  (SubGrp `  G
) )
411, 40syl5eqel 2380 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  K  e.  (SubGrp `  G ) )
4231subg0cl 14645 . . . . . 6  |-  ( K  e.  (SubGrp `  G
)  ->  .0.  e.  K )
4341, 42syl 15 . . . . 5  |-  ( ph  ->  .0.  e.  K )
447, 6oddvdssubg 15163 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  N  e.  ZZ )  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N }  e.  (SubGrp `  G ) )
4527, 15, 44syl2anc 642 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  { x  e.  B  |  ( O `  x )  ||  N }  e.  (SubGrp `  G
) )
462, 45syl5eqel 2380 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  L  e.  (SubGrp `  G ) )
4731subg0cl 14645 . . . . . 6  |-  ( L  e.  (SubGrp `  G
)  ->  .0.  e.  L )
4846, 47syl 15 . . . . 5  |-  ( ph  ->  .0.  e.  L )
49 elin 3371 . . . . 5  |-  (  .0. 
e.  ( K  i^i  L )  <->  (  .0.  e.  K  /\  .0.  e.  L
) )
5043, 48, 49sylanbrc 645 . . . 4  |-  ( ph  ->  .0.  e.  ( K  i^i  L ) )
5150snssd 3776 . . 3  |-  ( ph  ->  {  .0.  }  C_  ( K  i^i  L ) )
5238, 51eqssd 3209 . 2  |-  ( ph  ->  ( K  i^i  L
)  =  {  .0.  } )
53 ablfacrp.s . . . . . 6  |-  .(+)  =  (
LSSum `  G )
5453lsmsubg2 15167 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Abel  /\  K  e.  (SubGrp `  G )  /\  L  e.  (SubGrp `  G ) )  -> 
( K  .(+)  L )  e.  (SubGrp `  G
) )
5527, 41, 46, 54syl3anc 1182 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( K  .(+)  L )  e.  (SubGrp `  G
) )
566subgss 14638 . . . 4  |-  ( ( K  .(+)  L )  e.  (SubGrp `  G )  ->  ( K  .(+)  L ) 
C_  B )
5755, 56syl 15 . . 3  |-  ( ph  ->  ( K  .(+)  L ) 
C_  B )
58 eqid 2296 . . . . . . . 8  |-  (.g `  G
)  =  (.g `  G
)
596, 58mulg1 14590 . . . . . . 7  |-  ( g  e.  B  ->  (
1 (.g `  G ) g )  =  g )
6059adantl 452 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  (
1 (.g `  G ) g )  =  g )
61 bezout 12737 . . . . . . . . 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 642 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  ( M  gcd  N )  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) ) )
6362adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  E. a  e.  ZZ  E. b  e.  ZZ  ( M  gcd  N )  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) ) )
6420ad2antrr 706 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( M  gcd  N )  =  1 )
6564eqeq1d 2304 . . . . . . . . 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 706 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  M  e.  ZZ )
67 simprl 732 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  a  e.  ZZ )
6866, 67zmulcld 10139 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( M  x.  a )  e.  ZZ )
6968zcnd 10134 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( M  x.  a )  e.  CC )
7015ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  N  e.  ZZ )
71 simprr 733 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  b  e.  ZZ )
7270, 71zmulcld 10139 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( N  x.  b )  e.  ZZ )
7372zcnd 10134 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( N  x.  b )  e.  CC )
7469, 73addcomd 9030 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b ) )  =  ( ( N  x.  b )  +  ( M  x.  a ) ) )
7574oveq1d 5889 . . . . . . . . . . . 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 706 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  G  e.  Grp )
77 simplr 731 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  g  e.  B )
78 eqid 2296 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( +g  `  G )  =  ( +g  `  G )
796, 58, 78mulgdir 14608 . . . . . . . . . . . . 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 1184 . . . . . . . . . . . 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 2328 . . . . . . . . . . 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 706 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  K  e.  (SubGrp `  G ) )
8346ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  L  e.  (SubGrp `  G ) )
846, 58mulgcl 14600 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  ( N  x.  b
)  e.  ZZ  /\  g  e.  B )  ->  ( ( N  x.  b ) (.g `  G
) g )  e.  B )
8576, 72, 77, 84syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . 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 9809 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ph  ->  ( M  x.  N
)  e.  NN )
8887nnnn0d 10034 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ph  ->  ( M  x.  N
)  e.  NN0 )
8986, 88eqeltrd 2370 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  ( # `  B
)  e.  NN0 )
90 fvex 5555 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( Base `  G )  e.  _V
916, 90eqeltri 2366 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  B  e. 
_V
92 hashclb 11368 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( B  e.  _V  ->  ( B  e.  Fin  <->  ( # `  B
)  e.  NN0 )
)
9391, 92ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( B  e.  Fin  <->  ( # `  B
)  e.  NN0 )
9489, 93sylibr 203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ph  ->  B  e.  Fin )
9594ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  B  e.  Fin )
966, 7oddvds2 14895 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  B  e.  Fin  /\  g  e.  B )  ->  ( O `  g )  ||  ( # `  B
) )
9776, 95, 77, 96syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  ( # `
 B ) )
9886ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( # `  B
)  =  ( M  x.  N ) )
9997, 98breqtrd 4063 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  ( M  x.  N )
)
1006, 7odcl 14867 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( g  e.  B  ->  ( O `  g )  e.  NN0 )
101100ad2antlr 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  e.  NN0 )
102101nn0zd 10131 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  e.  ZZ )
10366, 70zmulcld 10139 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( M  x.  N )  e.  ZZ )
104 dvdsmultr1 12579 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1182 . . . . . . . . . . . . . . . 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 14 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  (
( M  x.  N
)  x.  b ) )
10766zcnd 10134 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  M  e.  CC )
10870zcnd 10134 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  N  e.  CC )
10971zcnd 10134 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  b  e.  CC )
110107, 108, 109mulassd 8874 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  N )  x.  b )  =  ( M  x.  ( N  x.  b ) ) )
111106, 110breqtrd 4063 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  ( M  x.  ( N  x.  b ) ) )
1126, 7, 58odmulgid 14883 . . . . . . . . . . . . . . 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 1185 . . . . . . . . . . . . . 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 223 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  ( ( N  x.  b ) (.g `  G
) g ) ) 
||  M )
115 fveq2 5541 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g )  ->  ( O `  x )  =  ( O `  ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g ) ) )
116115breq1d 4049 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  ( ( N  x.  b ) (.g `  G ) g )  ->  ( ( O `
 x )  ||  M 
<->  ( O `  (
( N  x.  b
) (.g `  G ) g ) )  ||  M
) )
117116, 1elrab2 2938 . . . . . . . . . . . . 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 645 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( N  x.  b )
(.g `  G ) g )  e.  K )
1196, 58mulgcl 14600 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  ( M  x.  a
)  e.  ZZ  /\  g  e.  B )  ->  ( ( M  x.  a ) (.g `  G
) g )  e.  B )
12076, 68, 77, 119syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  a )
(.g `  G ) g )  e.  B )
121 dvdsmultr1 12579 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1182 . . . . . . . . . . . . . . . 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 14 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  (
( M  x.  N
)  x.  a ) )
124 zcn 10045 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( a  e.  ZZ  ->  a  e.  CC )
125124ad2antrl 708 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  a  e.  CC )
126 mulass 8841 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( M  e.  CC  /\  N  e.  CC  /\  a  e.  CC )  ->  (
( M  x.  N
)  x.  a )  =  ( M  x.  ( N  x.  a
) ) )
127 mul12 8994 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( M  e.  CC  /\  N  e.  CC  /\  a  e.  CC )  ->  ( M  x.  ( N  x.  a ) )  =  ( N  x.  ( M  x.  a )
) )
128126, 127eqtrd 2328 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( M  e.  CC  /\  N  e.  CC  /\  a  e.  CC )  ->  (
( M  x.  N
)  x.  a )  =  ( N  x.  ( M  x.  a
) ) )
129107, 108, 125, 128syl3anc 1182 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  N )  x.  a )  =  ( N  x.  ( M  x.  a ) ) )
130123, 129breqtrd 4063 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  g )  ||  ( N  x.  ( M  x.  a ) ) )
1316, 7, 58odmulgid 14883 . . . . . . . . . . . . . . 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 1185 . . . . . . . . . . . . . 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 223 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( O `  ( ( M  x.  a ) (.g `  G
) g ) ) 
||  N )
134 fveq2 5541 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g )  ->  ( O `  x )  =  ( O `  ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g ) ) )
135134breq1d 4049 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  ( ( M  x.  a ) (.g `  G ) g )  ->  ( ( O `
 x )  ||  N 
<->  ( O `  (
( M  x.  a
) (.g `  G ) g ) )  ||  N
) )
136135, 2elrab2 2938 . . . . . . . . . . . . 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 645 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  g  e.  B )  /\  (
a  e.  ZZ  /\  b  e.  ZZ )
)  ->  ( ( M  x.  a )
(.g `  G ) g )  e.  L )
13878, 53lsmelvali 14977 . . . . . . . . . . . 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 1183 . . . . . . . . . . 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 2370 . . . . . . . . . 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 5881 . . . . . . . . . . 11  |-  ( 1  =  ( ( M  x.  a )  +  ( N  x.  b
) )  ->  (
1 (.g `  G ) g )  =  ( ( ( M  x.  a
)  +  ( N  x.  b ) ) (.g `  G ) g ) )
142141eleq1d 2362 . . . . . . . . . 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 213 . . . . . . . . 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 206 . . . . . . . 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 2687 . . . . . . 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 14 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  (
1 (.g `  G ) g )  e.  ( K 
.(+)  L ) )
14760, 146eqeltrrd 2371 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  g  e.  B )  ->  g  e.  ( K  .(+)  L ) )
148147ex 423 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( g  e.  B  ->  g  e.  ( K 
.(+)  L ) ) )
149148ssrdv 3198 . . 3  |-  ( ph  ->  B  C_  ( K  .(+) 
L ) )
15057, 149eqssd 3209 . 2  |-  ( ph  ->  ( K  .(+)  L )  =  B )
15152, 150jca 518 1  |-  ( ph  ->  ( ( K  i^i  L )  =  {  .0.  }  /\  ( K  .(+)  L )  =  B ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1632    e. wcel 1696   E.wrex 2557   {crab 2560   _Vcvv 2801    i^i cin 3164    C_ wss 3165   {csn 3653   class class class wbr 4039   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   Fincfn 6879   CCcc 8751   1c1 8754    + caddc 8756    x. cmul 8758   NNcn 9762   NN0cn0 9981   ZZcz 10040   #chash 11353    || cdivides 12547    gcd cgcd 12701   Basecbs 13164   +g cplusg 13224   0gc0g 13416   Grpcgrp 14378  .gcmg 14382  SubGrpcsubg 14631   odcod 14856   LSSumclsm 14961   Abelcabel 15106
This theorem is referenced by:  ablfacrp2  15318  ablfac1b  15321
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-rep 4147  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528  ax-inf2 7358  ax-cnex 8809  ax-resscn 8810  ax-1cn 8811  ax-icn 8812  ax-addcl 8813  ax-addrcl 8814  ax-mulcl 8815  ax-mulrcl 8816  ax-mulcom 8817  ax-addass 8818  ax-mulass 8819  ax-distr 8820  ax-i2m1 8821  ax-1ne0 8822  ax-1rid 8823  ax-rnegex 8824  ax-rrecex 8825  ax-cnre 8826  ax-pre-lttri 8827  ax-pre-lttrn 8828  ax-pre-ltadd 8829  ax-pre-mulgt0 8830  ax-pre-sup 8831
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rmo 2564  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-pss 3181  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-tp 3661  df-op 3662  df-uni 3844  df-int 3879  df-iun 3923  df-disj 4010  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-tr 4130  df-eprel 4321  df-id 4325  df-po 4330  df-so 4331  df-fr 4368  df-se 4369  df-we 4370  df-ord 4411  df-on 4412  df-lim 4413  df-suc 4414  df-om 4673  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-isom 5280  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-1st 6138  df-2nd 6139  df-riota 6320  df-recs 6404  df-rdg 6439  df-1o 6495  df-2o 6496  df-oadd 6499  df-omul 6500  df-er 6676  df-ec 6678  df-qs 6682  df-map 6790  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-fin 6883  df-sup 7210  df-oi 7241  df-card 7588  df-acn 7591  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-xr 8887  df-ltxr 8888  df-le 8889  df-sub 9055  df-neg 9056  df-div 9440  df-nn 9763  df-2 9820  df-3 9821  df-n0 9982  df-z 10041  df-uz 10247  df-rp 10371  df-fz 10799  df-fzo 10887  df-fl 10941  df-mod 10990  df-seq 11063  df-exp 11121  df-hash 11354  df-cj 11600  df-re 11601  df-im 11602  df-sqr 11736  df-abs 11737  df-clim 11978  df-sum 12175  df-dvds 12548  df-gcd 12702  df-ndx 13167  df-slot 13168  df-base 13169  df-sets 13170  df-ress 13171  df-plusg 13237  df-0g 13420  df-mnd 14383  df-submnd 14432  df-grp 14505  df-minusg 14506  df-sbg 14507  df-mulg 14508  df-subg 14634  df-eqg 14636  df-cntz 14809  df-od 14860  df-lsm 14963  df-cmn 15107  df-abl 15108
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