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

Theorem ablsimpgprmd 20135
Description: An abelian simple group has prime order. (Contributed by Rohan Ridenour, 3-Aug-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
ablsimpgprmd.1 𝐵 = (Base‘𝐺)
ablsimpgprmd.2 (𝜑𝐺 ∈ Abel)
ablsimpgprmd.3 (𝜑𝐺 ∈ SimpGrp)
Assertion
Ref Expression
ablsimpgprmd (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)

Proof of Theorem ablsimpgprmd
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (♯‘𝐵) = 1) → (♯‘𝐵) = 1)
2 ablsimpgprmd.3 . . . . . . . 8 (𝜑𝐺 ∈ SimpGrp)
32simpggrpd 20115 . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ Grp)
4 ablsimpgprmd.1 . . . . . . . 8 𝐵 = (Base‘𝐺)
5 eqid 2737 . . . . . . . 8 (0g𝐺) = (0g𝐺)
64, 5grpidcl 18983 . . . . . . 7 (𝐺 ∈ Grp → (0g𝐺) ∈ 𝐵)
73, 6syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (0g𝐺) ∈ 𝐵)
87adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (♯‘𝐵) = 1) → (0g𝐺) ∈ 𝐵)
9 ablsimpgprmd.2 . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ Abel)
104, 9, 2ablsimpgfind 20130 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
1110adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (♯‘𝐵) = 1) → 𝐵 ∈ Fin)
121, 8, 11hash1elsn 14410 . . . 4 ((𝜑 ∧ (♯‘𝐵) = 1) → 𝐵 = {(0g𝐺)})
132adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (♯‘𝐵) = 1) → 𝐺 ∈ SimpGrp)
144, 5, 13simpgntrivd 20118 . . . 4 ((𝜑 ∧ (♯‘𝐵) = 1) → ¬ 𝐵 = {(0g𝐺)})
1512, 14pm2.65da 817 . . 3 (𝜑 → ¬ (♯‘𝐵) = 1)
164, 3, 10hashfingrpnn 18990 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
17 elnn1uz2 12967 . . . . 5 ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ ((♯‘𝐵) = 1 ∨ (♯‘𝐵) ∈ (ℤ‘2)))
1816, 17sylib 218 . . . 4 (𝜑 → ((♯‘𝐵) = 1 ∨ (♯‘𝐵) ∈ (ℤ‘2)))
1918ord 865 . . 3 (𝜑 → (¬ (♯‘𝐵) = 1 → (♯‘𝐵) ∈ (ℤ‘2)))
2015, 19mpd 15 . 2 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ (ℤ‘2))
219, 2ablsimpgcygd 20126 . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ CycGrp)
22213ad2ant1 1134 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) → 𝐺 ∈ CycGrp)
23 simp3 1139 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) → 𝑦 ∥ (♯‘𝐵))
24103ad2ant1 1134 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) → 𝐵 ∈ Fin)
25 simp2 1138 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) → 𝑦 ∈ ℕ)
264, 22, 23, 24, 25fincygsubgodexd 20133 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) → ∃𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)(♯‘𝑥) = 𝑦)
27 simpl1 1192 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → 𝜑)
2827, 2syl 17 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → 𝐺 ∈ SimpGrp)
29 simprl 771 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → 𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺))
30 ablnsg 19865 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Abel → (NrmSGrp‘𝐺) = (SubGrp‘𝐺))
3127, 9, 303syl 18 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → (NrmSGrp‘𝐺) = (SubGrp‘𝐺))
3229, 31eleqtrrd 2844 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → 𝑥 ∈ (NrmSGrp‘𝐺))
334, 5, 28, 32simpgnsgeqd 20121 . . . . . 6 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → (𝑥 = {(0g𝐺)} ∨ 𝑥 = 𝐵))
34 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = {(0g𝐺)}) → 𝑥 = {(0g𝐺)})
3534fveq2d 6910 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = {(0g𝐺)}) → (♯‘𝑥) = (♯‘{(0g𝐺)}))
36 simplrr 778 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = {(0g𝐺)}) → (♯‘𝑥) = 𝑦)
375fvexi 6920 . . . . . . . . . 10 (0g𝐺) ∈ V
38 hashsng 14408 . . . . . . . . . 10 ((0g𝐺) ∈ V → (♯‘{(0g𝐺)}) = 1)
3937, 38mp1i 13 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = {(0g𝐺)}) → (♯‘{(0g𝐺)}) = 1)
4035, 36, 393eqtr3d 2785 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = {(0g𝐺)}) → 𝑦 = 1)
4140ex 412 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → (𝑥 = {(0g𝐺)} → 𝑦 = 1))
42 simplrr 778 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = 𝐵) → (♯‘𝑥) = 𝑦)
43 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = 𝐵) → 𝑥 = 𝐵)
4443fveq2d 6910 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = 𝐵) → (♯‘𝑥) = (♯‘𝐵))
4542, 44eqtr3d 2779 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) ∧ 𝑥 = 𝐵) → 𝑦 = (♯‘𝐵))
4645ex 412 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → (𝑥 = 𝐵𝑦 = (♯‘𝐵)))
4741, 46orim12d 967 . . . . . 6 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → ((𝑥 = {(0g𝐺)} ∨ 𝑥 = 𝐵) → (𝑦 = 1 ∨ 𝑦 = (♯‘𝐵))))
4833, 47mpd 15 . . . . 5 (((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) ∧ (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑥) = 𝑦)) → (𝑦 = 1 ∨ 𝑦 = (♯‘𝐵)))
4926, 48rexlimddv 3161 . . . 4 ((𝜑𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝑦 ∥ (♯‘𝐵)) → (𝑦 = 1 ∨ 𝑦 = (♯‘𝐵)))
50493exp 1120 . . 3 (𝜑 → (𝑦 ∈ ℕ → (𝑦 ∥ (♯‘𝐵) → (𝑦 = 1 ∨ 𝑦 = (♯‘𝐵)))))
5150ralrimiv 3145 . 2 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 ∥ (♯‘𝐵) → (𝑦 = 1 ∨ 𝑦 = (♯‘𝐵))))
52 isprm2 16719 . 2 ((♯‘𝐵) ∈ ℙ ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (ℤ‘2) ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝑦 ∥ (♯‘𝐵) → (𝑦 = 1 ∨ 𝑦 = (♯‘𝐵)))))
5320, 51, 52sylanbrc 583 1 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395  wo 848  w3a 1087   = wceq 1540  wcel 2108  wral 3061  Vcvv 3480  {csn 4626   class class class wbr 5143  cfv 6561  Fincfn 8985  1c1 11156  cn 12266  2c2 12321  cuz 12878  chash 14369  cdvds 16290  cprime 16708  Basecbs 17247  0gc0g 17484  Grpcgrp 18951  SubGrpcsubg 19138  NrmSGrpcnsg 19139  Abelcabl 19799  CycGrpccyg 19895  SimpGrpcsimpg 20110
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-oadd 8510  df-omul 8511  df-er 8745  df-map 8868  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-sup 9482  df-inf 9483  df-oi 9550  df-card 9979  df-acn 9982  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-rp 13035  df-fz 13548  df-fl 13832  df-mod 13910  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14370  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-dvds 16291  df-gcd 16532  df-prm 16709  df-sets 17201  df-slot 17219  df-ndx 17231  df-base 17248  df-ress 17275  df-plusg 17310  df-0g 17486  df-mgm 18653  df-sgrp 18732  df-mnd 18748  df-submnd 18797  df-grp 18954  df-minusg 18955  df-sbg 18956  df-mulg 19086  df-subg 19141  df-nsg 19142  df-od 19546  df-cmn 19800  df-abl 19801  df-cyg 19896  df-simpg 20111
This theorem is referenced by:  ablsimpgd  20136
  Copyright terms: Public domain W3C validator