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Theorem sylow1lem2 15225
Description: Lemma for sylow1 15229. The function  .(+) is a group action on  S. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
sylow1.x  |-  X  =  ( Base `  G
)
sylow1.g  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
sylow1.f  |-  ( ph  ->  X  e.  Fin )
sylow1.p  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
sylow1.n  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
sylow1.d  |-  ( ph  ->  ( P ^ N
)  ||  ( # `  X
) )
sylow1lem.a  |-  .+  =  ( +g  `  G )
sylow1lem.s  |-  S  =  { s  e.  ~P X  |  ( # `  s
)  =  ( P ^ N ) }
sylow1lem.m  |-  .(+)  =  ( x  e.  X , 
y  e.  S  |->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) )
Assertion
Ref Expression
sylow1lem2  |-  ( ph  -> 
.(+)  e.  ( G  GrpAct  S ) )
Distinct variable groups:    x, s,
y, z    x, S, y, z    N, s, x, y, z    X, s, x, y, z    .+ , s, x, y, z    x,  .(+) , y, z    G, s, x, y, z    P, s, x, y, z    ph, x, y, z
Allowed substitution hints:    ph( s)    .(+) ( s)    S( s)

Proof of Theorem sylow1lem2
Dummy variables  a 
b  c  u  w  v are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sylow1.g . . 3  |-  ( ph  ->  G  e.  Grp )
2 sylow1lem.s . . . 4  |-  S  =  { s  e.  ~P X  |  ( # `  s
)  =  ( P ^ N ) }
3 sylow1.x . . . . . . 7  |-  X  =  ( Base `  G
)
4 fvex 5734 . . . . . . 7  |-  ( Base `  G )  e.  _V
53, 4eqeltri 2505 . . . . . 6  |-  X  e. 
_V
65pwex 4374 . . . . 5  |-  ~P X  e.  _V
76rabex 4346 . . . 4  |-  { s  e.  ~P X  | 
( # `  s )  =  ( P ^ N ) }  e.  _V
82, 7eqeltri 2505 . . 3  |-  S  e. 
_V
91, 8jctir 525 . 2  |-  ( ph  ->  ( G  e.  Grp  /\  S  e.  _V )
)
101adantr 452 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  G  e.  Grp )
11 simprl 733 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  x  e.  X )
12 sylow1lem.a . . . . . . . . . . . . 13  |-  .+  =  ( +g  `  G )
13 eqid 2435 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  X  |->  ( x 
.+  z ) )  =  ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) )
143, 12, 13grplmulf1o 14857 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  x  e.  X )  ->  ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-onto-> X
)
1510, 11, 14syl2anc 643 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-onto-> X
)
16 f1of1 5665 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) ) : X -1-1-onto-> X  -> 
( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-> X )
1715, 16syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-> X )
18 simprr 734 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  e.  S )
19 fveq2 5720 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( s  =  y  ->  ( # `
 s )  =  ( # `  y
) )
2019eqeq1d 2443 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( s  =  y  ->  (
( # `  s )  =  ( P ^ N )  <->  ( # `  y
)  =  ( P ^ N ) ) )
2120, 2elrab2 3086 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  e.  S  <->  ( y  e.  ~P X  /\  ( # `
 y )  =  ( P ^ N
) ) )
2218, 21sylib 189 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( y  e.  ~P X  /\  ( # `  y
)  =  ( P ^ N ) ) )
2322simpld 446 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  e.  ~P X
)
2423elpwid 3800 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  C_  X )
25 f1ssres 5638 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) ) : X -1-1-> X  /\  y  C_  X
)  ->  ( (
z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) )  |`  y ) : y -1-1-> X )
2617, 24, 25syl2anc 643 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) )  |`  y ) : y
-1-1-> X )
27 resmpt 5183 . . . . . . . . . 10  |-  ( y 
C_  X  ->  (
( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) )  |`  y
)  =  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) )
28 f1eq1 5626 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z
) )  |`  y
)  =  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) )  ->  ( ( ( z  e.  X  |->  ( x  .+  z ) )  |`  y ) : y -1-1-> X  <->  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) : y -1-1-> X ) )
2924, 27, 283syl 19 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( ( ( z  e.  X  |->  ( x 
.+  z ) )  |`  y ) : y
-1-1-> X  <->  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y -1-1-> X ) )
3026, 29mpbid 202 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) : y
-1-1-> X )
31 f1f 5631 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y -1-1-> X  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) : y --> X )
32 frn 5589 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y --> X  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) 
C_  X )
3330, 31, 323syl 19 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  C_  X
)
345elpw2 4356 . . . . . . 7  |-  ( ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  ~P X 
<->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  C_  X )
3533, 34sylibr 204 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  ~P X )
36 f1f1orn 5677 . . . . . . . . 9  |-  ( ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y -1-1-> X  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) : y -1-1-onto-> ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) )
37 vex 2951 . . . . . . . . . 10  |-  y  e. 
_V
3837f1oen 7120 . . . . . . . . 9  |-  ( ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) : y -1-1-onto-> ran  (
z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  ->  y  ~~  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) )
3930, 36, 383syl 19 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  ~~  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) )
40 sylow1.f . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  X  e.  Fin )
4140adantr 452 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  X  e.  Fin )
42 ssfi 7321 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  Fin  /\  y  C_  X )  -> 
y  e.  Fin )
4341, 24, 42syl2anc 643 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
y  e.  Fin )
44 ssfi 7321 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  Fin  /\  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  C_  X
)  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) )  e.  Fin )
4541, 33, 44syl2anc 643 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  Fin )
46 hashen 11623 . . . . . . . . 9  |-  ( ( y  e.  Fin  /\  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  Fin )  ->  ( ( # `  y )  =  (
# `  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) )  <->  y  ~~  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) ) )
4743, 45, 46syl2anc 643 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( ( # `  y
)  =  ( # `  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) )  <-> 
y  ~~  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) ) )
4839, 47mpbird 224 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( # `  y )  =  ( # `  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) ) )
4922simprd 450 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( # `  y )  =  ( P ^ N ) )
5048, 49eqtr3d 2469 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  -> 
( # `  ran  (
z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) )  =  ( P ^ N ) )
51 fveq2 5720 . . . . . . . 8  |-  ( s  =  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) )  ->  ( # `  s
)  =  ( # `  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) ) )
5251eqeq1d 2443 . . . . . . 7  |-  ( s  =  ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) )  ->  ( ( # `  s )  =  ( P ^ N )  <-> 
( # `  ran  (
z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) ) )  =  ( P ^ N ) ) )
5352, 2elrab2 3086 . . . . . 6  |-  ( ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  S  <->  ( ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  e. 
~P X  /\  ( # `
 ran  ( z  e.  y  |->  ( x 
.+  z ) ) )  =  ( P ^ N ) ) )
5435, 50, 53sylanbrc 646 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  S ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  S
)
5554ralrimivva 2790 . . . 4  |-  ( ph  ->  A. x  e.  X  A. y  e.  S  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  S
)
56 sylow1lem.m . . . . 5  |-  .(+)  =  ( x  e.  X , 
y  e.  S  |->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) ) )
5756fmpt2 6410 . . . 4  |-  ( A. x  e.  X  A. y  e.  S  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  e.  S  <->  .(+)  : ( X  X.  S ) --> S )
5855, 57sylib 189 . . 3  |-  ( ph  -> 
.(+)  : ( X  X.  S ) --> S )
591adantr 452 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  G  e.  Grp )
60 eqid 2435 . . . . . . . . 9  |-  ( 0g
`  G )  =  ( 0g `  G
)
613, 60grpidcl 14825 . . . . . . . 8  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( 0g `  G )  e.  X )
6259, 61syl 16 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  ( 0g `  G )  e.  X )
63 simpr 448 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  a  e.  S )
64 simpr 448 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  y  =  a )
65 simpl 444 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  x  =  ( 0g
`  G ) )
6665oveq1d 6088 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  ( x  .+  z
)  =  ( ( 0g `  G ) 
.+  z ) )
6764, 66mpteq12dv 4279 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G
)  .+  z )
) )
6867rneqd 5089 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  =  ( 0g
`  G )  /\  y  =  a )  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g
`  G )  .+  z ) ) )
69 vex 2951 . . . . . . . . . 10  |-  a  e. 
_V
7069mptex 5958 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G ) 
.+  z ) )  e.  _V
7170rnex 5125 . . . . . . . 8  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G
)  .+  z )
)  e.  _V
7268, 56, 71ovmpt2a 6196 . . . . . . 7  |-  ( ( ( 0g `  G
)  e.  X  /\  a  e.  S )  ->  ( ( 0g `  G )  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G ) 
.+  z ) ) )
7362, 63, 72syl2anc 643 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
( 0g `  G
)  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( 0g
`  G )  .+  z ) ) )
74 ssrab2 3420 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  { s  e.  ~P X  | 
( # `  s )  =  ( P ^ N ) }  C_  ~P X
752, 74eqsstri 3370 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  S  C_  ~P X
7675, 63sseldi 3338 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  a  e.  ~P X )
7776elpwid 3800 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  a  C_  X )
7877sselda 3340 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  z  e.  a )  ->  z  e.  X )
793, 12, 60grplid 14827 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  z  e.  X )  ->  ( ( 0g `  G )  .+  z
)  =  z )
8059, 79sylan 458 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  z  e.  X )  ->  (
( 0g `  G
)  .+  z )  =  z )
8178, 80syldan 457 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  z  e.  a )  ->  (
( 0g `  G
)  .+  z )  =  z )
8281mpteq2dva 4287 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G
)  .+  z )
)  =  ( z  e.  a  |->  z ) )
83 mptresid 5187 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  a  |->  z )  =  (  _I  |`  a
)
8482, 83syl6eq 2483 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
z  e.  a  |->  ( ( 0g `  G
)  .+  z )
)  =  (  _I  |`  a ) )
8584rneqd 5089 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  ran  ( z  e.  a 
|->  ( ( 0g `  G )  .+  z
) )  =  ran  (  _I  |`  a ) )
86 rnresi 5211 . . . . . . 7  |-  ran  (  _I  |`  a )  =  a
8785, 86syl6eq 2483 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  ran  ( z  e.  a 
|->  ( ( 0g `  G )  .+  z
) )  =  a )
8873, 87eqtrd 2467 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
( 0g `  G
)  .(+)  a )  =  a )
89 ovex 6098 . . . . . . . . . 10  |-  ( c 
.+  z )  e. 
_V
90 oveq2 6081 . . . . . . . . . 10  |-  ( w  =  ( c  .+  z )  ->  (
b  .+  w )  =  ( b  .+  ( c  .+  z
) ) )
9189, 90abrexco 5978 . . . . . . . . 9  |-  { u  |  E. w  e.  {
v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z
) } u  =  ( b  .+  w
) }  =  {
u  |  E. z  e.  a  u  =  ( b  .+  (
c  .+  z )
) }
92 simprr 734 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  c  e.  X )
9363adantr 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  a  e.  S )
94 simpr 448 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  y  =  a )
95 simpl 444 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  x  =  c )
9695oveq1d 6088 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  ( x  .+  z
)  =  ( c 
.+  z ) )
9794, 96mpteq12dv 4279 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) ) )
9897rneqd 5089 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( x  =  c  /\  y  =  a )  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) ) )
9969mptex 5958 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  e.  a  |->  ( c 
.+  z ) )  e.  _V
10099rnex 5125 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) )  e.  _V
10198, 56, 100ovmpt2a 6196 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( c  e.  X  /\  a  e.  S )  ->  ( c  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( c 
.+  z ) ) )
10292, 93, 101syl2anc 643 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( c  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a 
|->  ( c  .+  z
) ) )
103 eqid 2435 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  a  |->  ( c 
.+  z ) )  =  ( z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) )
104103rnmpt 5108 . . . . . . . . . . . 12  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( c  .+  z ) )  =  { v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z ) }
105102, 104syl6eq 2483 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( c  .(+)  a )  =  {
v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z
) } )
106105rexeqdv 2903 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( E. w  e.  ( c  .(+)  a ) u  =  ( b  .+  w
)  <->  E. w  e.  {
v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z
) } u  =  ( b  .+  w
) ) )
107106abbidv 2549 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  { u  |  E. w  e.  ( c  .(+)  a )
u  =  ( b 
.+  w ) }  =  { u  |  E. w  e.  {
v  |  E. z  e.  a  v  =  ( c  .+  z
) } u  =  ( b  .+  w
) } )
10859ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  G  e.  Grp )
109 simprl 733 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  b  e.  X )
110109adantr 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  b  e.  X )
11192adantr 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  c  e.  X )
11278adantlr 696 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  z  e.  X )
1133, 12grpass 14811 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X  /\  z  e.  X
) )  ->  (
( b  .+  c
)  .+  z )  =  ( b  .+  ( c  .+  z
) ) )
114108, 110, 111, 112, 113syl13anc 1186 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  (
( b  .+  c
)  .+  z )  =  ( b  .+  ( c  .+  z
) ) )
115114eqeq2d 2446 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  ( b  e.  X  /\  c  e.  X
) )  /\  z  e.  a )  ->  (
u  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z )  <->  u  =  ( b  .+  (
c  .+  z )
) ) )
116115rexbidva 2714 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( E. z  e.  a  u  =  ( ( b 
.+  c )  .+  z )  <->  E. z  e.  a  u  =  ( b  .+  (
c  .+  z )
) ) )
117116abbidv 2549 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  { u  |  E. z  e.  a  u  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) }  =  { u  |  E. z  e.  a  u  =  ( b 
.+  ( c  .+  z ) ) } )
11891, 107, 1173eqtr4a 2493 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  { u  |  E. w  e.  ( c  .(+)  a )
u  =  ( b 
.+  w ) }  =  { u  |  E. z  e.  a  u  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) } )
119 eqid 2435 . . . . . . . . 9  |-  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  =  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w
) )
120119rnmpt 5108 . . . . . . . 8  |-  ran  (
w  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  =  { u  |  E. w  e.  ( c  .(+)  a )
u  =  ( b 
.+  w ) }
121 eqid 2435 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) )  =  ( z  e.  a  |->  ( ( b 
.+  c )  .+  z ) )
122121rnmpt 5108 . . . . . . . 8  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c
)  .+  z )
)  =  { u  |  E. z  e.  a  u  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) }
123118, 120, 1223eqtr4g 2492 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ran  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( b 
.+  c )  .+  z ) ) )
12458ad2antrr 707 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  .(+)  : ( X  X.  S ) --> S )
125124, 92, 93fovrnd 6210 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( c  .(+)  a )  e.  S
)
126 simpr 448 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  -> 
y  =  ( c 
.(+)  a ) )
127 simpl 444 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  ->  x  =  b )
128127oveq1d 6088 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  -> 
( x  .+  z
)  =  ( b 
.+  z ) )
129126, 128mpteq12dv 4279 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  -> 
( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( z  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  z ) ) )
130 oveq2 6081 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  =  w  ->  (
b  .+  z )  =  ( b  .+  w ) )
131130cbvmptv 4292 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  z ) )  =  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w
) )
132129, 131syl6eq 2483 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  -> 
( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( w  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) ) )
133132rneqd 5089 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  =  b  /\  y  =  ( c  .(+)  a ) )  ->  ran  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ran  ( w  e.  (
c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) ) )
134 ovex 6098 . . . . . . . . . . 11  |-  ( c 
.(+)  a )  e. 
_V
135134mptex 5958 . . . . . . . . . 10  |-  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  e. 
_V
136135rnex 5125 . . . . . . . . 9  |-  ran  (
w  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) )  e.  _V
137133, 56, 136ovmpt2a 6196 . . . . . . . 8  |-  ( ( b  e.  X  /\  ( c  .(+)  a )  e.  S )  -> 
( b  .(+)  ( c 
.(+)  a ) )  =  ran  ( w  e.  ( c  .(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) ) )
138109, 125, 137syl2anc 643 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( b  .(+)  ( c  .(+)  a ) )  =  ran  (
w  e.  ( c 
.(+)  a )  |->  ( b  .+  w ) ) )
1391ad2antrr 707 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  G  e.  Grp )
1403, 12grpcl 14810 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  b  e.  X  /\  c  e.  X )  ->  ( b  .+  c
)  e.  X )
141139, 109, 92, 140syl3anc 1184 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( b  .+  c )  e.  X
)
142 simpr 448 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  y  =  a )
143 simpl 444 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  x  =  ( b 
.+  c ) )
144143oveq1d 6088 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  ( x  .+  z
)  =  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) )
145142, 144mpteq12dv 4279 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  ( z  e.  y 
|->  ( x  .+  z
) )  =  ( z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c
)  .+  z )
) )
146145rneqd 5089 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  =  ( b 
.+  c )  /\  y  =  a )  ->  ran  ( z  e.  y  |->  ( x  .+  z ) )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( b 
.+  c )  .+  z ) ) )
14769mptex 5958 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) )  e.  _V
148147rnex 5125 . . . . . . . . 9  |-  ran  (
z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c
)  .+  z )
)  e.  _V
149146, 56, 148ovmpt2a 6196 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( b  .+  c
)  e.  X  /\  a  e.  S )  ->  ( ( b  .+  c )  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a  |->  ( ( b  .+  c ) 
.+  z ) ) )
150141, 93, 149syl2anc 643 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( (
b  .+  c )  .(+)  a )  =  ran  ( z  e.  a 
|->  ( ( b  .+  c )  .+  z
) ) )
151123, 138, 1503eqtr4rd 2478 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  a  e.  S )  /\  (
b  e.  X  /\  c  e.  X )
)  ->  ( (
b  .+  c )  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c  .(+)  a ) ) )
152151ralrimivva 2790 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  A. b  e.  X  A. c  e.  X  ( (
b  .+  c )  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c  .(+)  a ) ) )
15388, 152jca 519 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  a  e.  S )  ->  (
( ( 0g `  G )  .(+)  a )  =  a  /\  A. b  e.  X  A. c  e.  X  (
( b  .+  c
)  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c 
.(+)  a ) ) ) )
154153ralrimiva 2781 . . 3  |-  ( ph  ->  A. a  e.  S  ( ( ( 0g
`  G )  .(+)  a )  =  a  /\  A. b  e.  X  A. c  e.  X  (
( b  .+  c
)  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c 
.(+)  a ) ) ) )
15558, 154jca 519 . 2  |-  ( ph  ->  (  .(+)  : ( X  X.  S ) --> S  /\  A. a  e.  S  ( ( ( 0g `  G ) 
.(+)  a )  =  a  /\  A. b  e.  X  A. c  e.  X  ( (
b  .+  c )  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c  .(+)  a ) ) ) ) )
1563, 12, 60isga 15060 . 2  |-  (  .(+)  e.  ( G  GrpAct  S )  <-> 
( ( G  e. 
Grp  /\  S  e.  _V )  /\  (  .(+)  : ( X  X.  S ) --> S  /\  A. a  e.  S  ( ( ( 0g `  G )  .(+)  a )  =  a  /\  A. b  e.  X  A. c  e.  X  (
( b  .+  c
)  .(+)  a )  =  ( b  .(+)  ( c 
.(+)  a ) ) ) ) ) )
1579, 155, 156sylanbrc 646 1  |-  ( ph  -> 
.(+)  e.  ( G  GrpAct  S ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    = wceq 1652    e. wcel 1725   {cab 2421   A.wral 2697   E.wrex 2698   {crab 2701   _Vcvv 2948    C_ wss 3312   ~Pcpw 3791   class class class wbr 4204    e. cmpt 4258    _I cid 4485    X. cxp 4868   ran crn 4871    |` cres 4872   -->wf 5442   -1-1->wf1 5443   -1-1-onto->wf1o 5445   ` cfv 5446  (class class class)co 6073    e. cmpt2 6075    ~~ cen 7098   Fincfn 7101   NN0cn0 10213   ^cexp 11374   #chash 11610    || cdivides 12844   Primecprime 13071   Basecbs 13461   +g cplusg 13521   0gc0g 13715   Grpcgrp 14677    GrpAct cga 15058
This theorem is referenced by:  sylow1lem3  15226  sylow1lem5  15228
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1555  ax-5 1566  ax-17 1626  ax-9 1666  ax-8 1687  ax-13 1727  ax-14 1729  ax-6 1744  ax-7 1749  ax-11 1761  ax-12 1950  ax-ext 2416  ax-rep 4312  ax-sep 4322  ax-nul 4330  ax-pow 4369  ax-pr 4395  ax-un 4693  ax-cnex 9038  ax-resscn 9039  ax-1cn 9040  ax-icn 9041  ax-addcl 9042  ax-addrcl 9043  ax-mulcl 9044  ax-mulrcl 9045  ax-mulcom 9046  ax-addass 9047  ax-mulass 9048  ax-distr 9049  ax-i2m1 9050  ax-1ne0 9051  ax-1rid 9052  ax-rnegex 9053  ax-rrecex 9054  ax-cnre 9055  ax-pre-lttri 9056  ax-pre-lttrn 9057  ax-pre-ltadd 9058  ax-pre-mulgt0 9059
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1328  df-ex 1551  df-nf 1554  df-sb 1659  df-eu 2284  df-mo 2285  df-clab 2422  df-cleq 2428  df-clel 2431  df-nfc 2560  df-ne 2600  df-nel 2601  df-ral 2702  df-rex 2703  df-reu 2704  df-rmo 2705  df-rab 2706  df-v 2950  df-sbc 3154  df-csb 3244  df-dif 3315  df-un 3317  df-in 3319  df-ss 3326  df-pss 3328  df-nul 3621  df-if 3732  df-pw 3793  df-sn 3812  df-pr 3813  df-tp 3814  df-op 3815  df-uni 4008  df-int 4043  df-iun 4087  df-br 4205  df-opab 4259  df-mpt 4260  df-tr 4295  df-eprel 4486  df-id 4490  df-po 4495  df-so 4496  df-fr 4533  df-we 4535  df-ord 4576  df-on 4577  df-lim 4578  df-suc 4579  df-om 4838  df-xp 4876  df-rel 4877  df-cnv 4878  df-co 4879  df-dm 4880  df-rn 4881  df-res 4882  df-ima 4883  df-iota 5410  df-fun 5448  df-fn 5449  df-f 5450  df-f1 5451  df-fo 5452  df-f1o 5453  df-fv 5454  df-ov 6076  df-oprab 6077  df-mpt2 6078  df-1st 6341  df-2nd 6342  df-riota 6541  df-recs 6625  df-rdg 6660  df-er 6897  df-map 7012  df-en 7102  df-dom 7103  df-sdom 7104  df-fin 7105  df-card 7818  df-pnf 9114  df-mnf 9115  df-xr 9116  df-ltxr 9117  df-le 9118  df-sub 9285  df-neg 9286  df-nn 9993  df-n0 10214  df-z 10275  df-uz 10481  df-hash 11611  df-0g 13719  df-mnd 14682  df-grp 14804  df-minusg 14805  df-ga 15059
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