Theorem gex1 19577

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 768	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐸 = 1)
2	1	oveq1d 7425	. . . . . . . 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 2736	. . . . . . . . . 10 ⊢ (.g‘𝐺) = (.g‘𝐺)
6		eqid 2736	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
7	3, 4, 5, 6	gexid 19567	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 → (𝐸(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
8	7	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝐸(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
9	3, 5	mulg1 19069	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 → (1(.g‘𝐺)𝑥) = 𝑥)
10	9	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (1(.g‘𝐺)𝑥) = 𝑥)
11	2, 8, 10	3eqtr3rd 2780	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 = (0g‘𝐺))
12		velsn 4622	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)} ↔ 𝑥 = (0g‘𝐺))
13	11, 12	sylibr 234	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)})
14	13	ex 412	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → (𝑥 ∈ 𝑋 → 𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)}))
15	14	ssrdv 3969	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → 𝑋 ⊆ {(0g‘𝐺)})
16	3, 6	mndidcl 18732	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ Mnd → (0g‘𝐺) ∈ 𝑋)
17	16	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → (0g‘𝐺) ∈ 𝑋)
18	17	snssd 4790	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → {(0g‘𝐺)} ⊆ 𝑋)
19	15, 18	eqssd 3981	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → 𝑋 = {(0g‘𝐺)})
20		fvex 6894	. . . 4 ⊢ (0g‘𝐺) ∈ V
21	20	ensn1 9040	. . 3 ⊢ {(0g‘𝐺)} ≈ 1o
22	19, 21	eqbrtrdi 5163	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐸 = 1) → 𝑋 ≈ 1o)
23		simpl 482	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝐺 ∈ Mnd)
24		1nn 12256	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℕ
25	24	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 1 ∈ ℕ)
26	9	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (1(.g‘𝐺)𝑥) = 𝑥)
27		en1eqsn 9285	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((0g‘𝐺) ∈ 𝑋 ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝑋 = {(0g‘𝐺)})
28	16, 27	sylan 580	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝑋 = {(0g‘𝐺)})
29	28	eleq2d 2821	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↔ 𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)}))
30	29	biimpa 476	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ {(0g‘𝐺)})
31	30, 12	sylib 218	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 = (0g‘𝐺))
32	26, 31	eqtrd 2771	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (1(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
33	32	ralrimiva 3133	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → ∀𝑥 ∈ 𝑋 (1(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
34	3, 4, 5, 6	gexlem2 19568	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 1 ∈ ℕ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (1(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺)) → 𝐸 ∈ (1...1))
35	23, 25, 33, 34	syl3anc 1373	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝐸 ∈ (1...1))
36		elfz1eq 13557	. . 3 ⊢ (𝐸 ∈ (1...1) → 𝐸 = 1)
37	35, 36	syl 17	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑋 ≈ 1o) → 𝐸 = 1)
38	22, 37	impbida 800	1 ⊢ (𝐺 ∈ Mnd → (𝐸 = 1 ↔ 𝑋 ≈ 1o))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∀wral 3052  {csn 4606   class class class wbr 5124  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  1_oc1o 8478   ≈ cen 8961  1c1 11135  ℕcn 12245  ...cfz 13529  Basecbs 17233  0_gc0g 17458  Mndcmnd 18717  ._gcmg 19055  gExcgex 19511

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 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2708  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4889  df-iun 4974  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-er 8724  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-sup 9459  df-inf 9460  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-nn 12246  df-n0 12507  df-z 12594  df-uz 12858  df-fz 13530  df-seq 14025  df-0g 17460  df-mgm 18623  df-sgrp 18702  df-mnd 18718  df-mulg 19056  df-gex 19515

This theorem is referenced by:  pgpfac1lem3a  20064  pgpfaclem3  20071