Theorem gex1 19785

Description: A group or monoid has exponent 1 iff it is trivial. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
gexcl2.1	⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
gexcl2.2	⊢ 𝐸 = (gEx‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
gex1	⊢ (𝐺 ∈ Mnd → (𝐸 = 1 ↔ 𝑋 ≈ 1o))

Proof of Theorem gex1

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simplr 781	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐸 = 1)
2	1	oveq1d 7427	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝐸(.g‘𝐺)𝑥) = (1(.g‘𝐺)𝑥))
3		gexcl2.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
4		gexcl2.2	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐸 = (gEx‘𝐺)
5		eqid 2761	. . . . . . . . . 10 ⊢ (.g‘𝐺) = (.g‘𝐺)
6		eqid 2761	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
7	3, 4, 5, 6	gexid 19775	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 → (𝐸(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
8	7	adantl 487	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝐸(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
9	3, 5	mulg1 19271	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 → (1(.g‘𝐺)𝑥) = 𝑥)
10	9	adantl 487	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (1(.g‘𝐺)𝑥) = 𝑥)
11	2, 8, 10	3eqtr3rd 2805	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 = (0g‘𝐺))
12		velsn 4600	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)} ↔ 𝑥 = (0g‘𝐺))
13	11, 12	sylibr 237	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)})
14	13	ex 418	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → (𝑥 ∈ 𝑋 → 𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)}))
15	14	ssrdv 3937	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → 𝑋 ⊆ {(0g‘𝐺)})
16	3, 6	mndidcl 18919	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ Mnd → (0g‘𝐺) ∈ 𝑋)
17	16	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → (0g‘𝐺) ∈ 𝑋)
18	17	snssd 4747	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → {(0g‘𝐺)} ⊆ 𝑋)
19	15, 18	eqssd 3948	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → 𝑋 = {(0g‘𝐺)})
20		fvex 6890	. . . 4 ⊢ (0g‘𝐺) ∈ V
21	20	ensn1 9032	. . 3 ⊢ {(0g‘𝐺)} ≈ 1o
22	19, 21	eqbrtrdi 5144	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → 𝑋 ≈ 1o)
23		simpl 488	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝐺 ∈ Mnd)
24		1nn 12327	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℕ
25	24	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 1 ∈ ℕ)
26	9	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (1(.g‘𝐺)𝑥) = 𝑥)
27		en1eqsn 9250	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((0g‘𝐺) ∈ 𝑋 ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝑋 = {(0g‘𝐺)})
28	16, 27	sylan 592	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝑋 = {(0g‘𝐺)})
29	28	eleq2d 2847	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↔ 𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)}))
30	29	biimpa 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)})
31	30, 12	sylib 221	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 = (0g‘𝐺))
32	26, 31	eqtrd 2796	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (1(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
33	32	ralrimiva 3155	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → ∀𝑥 ∈ 𝑋 (1(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
34	3, 4, 5, 6	gexlem2 19776	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 1 ∈ ℕ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (1(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺)) → 𝐸 ∈ (1...1))
35	23, 25, 33, 34	syl3anc 1398	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝐸 ∈ (1...1))
36		elfz1eq 13648	. . 3 ⊢ (𝐸 ∈ (1...1) → 𝐸 = 1)
37	35, 36	syl 18	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝐸 = 1)
38	22, 37	impbida 813	1 ⊢ (𝐺 ∈ Mnd → (𝐸 = 1 ↔ 𝑋 ≈ 1o))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  {csn 4584   class class class wbr 5103  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  1_oc1o 8453   ≈ cen 8954  1c1 11182  ℕcn 12316  ...cfz 13620  Basecbs 17367  0_gc0g 17590  Mndcmnd 18903  ._gcmg 19257  gExcgex 19719

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-er 8701  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-sup 9418  df-inf 9419  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-nn 12317  df-n0 12588  df-z 12675  df-uz 12947  df-fz 13621  df-seq 14125  df-0g 17592  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-mulg 19258  df-gex 19723

This theorem is used by:  pgpfac1lem3a  20272  pgpfaclem3  20279