Theorem gex2abl 19826

Description: A group with exponent 2 (or 1) is abelian. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016.)

Hypotheses

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

Assertion

Ref	Expression
gex2abl	⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) → 𝐺 ∈ Abel)

Proof of Theorem gex2abl

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gexex.1	. . 3 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
2	1	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) → 𝑋 = (Base‘𝐺))
3		eqidd 2737	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) → (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺))
4		simpl 482	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) → 𝐺 ∈ Grp)
5		simp1l 1199	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → 𝐺 ∈ Grp)
6		simp2 1138	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ 𝑋)
7		simp3 1139	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → 𝑦 ∈ 𝑋)
8		eqid 2736	. . . . . . . . . 10 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
9	1, 8	grpass 18918	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) → ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑦) = (𝑥(+g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑦)))
10	5, 6, 7, 7, 9	syl13anc 1375	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑦) = (𝑥(+g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑦)))
11		eqid 2736	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (.g‘𝐺) = (.g‘𝐺)
12	1, 11, 8	mulg2 19059	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑋 → (2(.g‘𝐺)𝑦) = (𝑦(+g‘𝐺)𝑦))
13	7, 12	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (2(.g‘𝐺)𝑦) = (𝑦(+g‘𝐺)𝑦))
14		simp1r 1200	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → 𝐸 ∥ 2)
15		gexex.2	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐸 = (gEx‘𝐺)
16		eqid 2736	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
17	1, 15, 11, 16	gexdvdsi 19558	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝐸 ∥ 2) → (2(.g‘𝐺)𝑦) = (0g‘𝐺))
18	5, 7, 14, 17	syl3anc 1374	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (2(.g‘𝐺)𝑦) = (0g‘𝐺))
19	13, 18	eqtr3d 2773	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑦) = (0g‘𝐺))
20	19	oveq2d 7383	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑥(+g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑦)) = (𝑥(+g‘𝐺)(0g‘𝐺)))
21	1, 8, 16	grprid 18944	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑥(+g‘𝐺)(0g‘𝐺)) = 𝑥)
22	5, 6, 21	syl2anc 585	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑥(+g‘𝐺)(0g‘𝐺)) = 𝑥)
23	10, 20, 22	3eqtrd 2775	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑦) = 𝑥)
24	23	oveq1d 7382	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑥) = (𝑥(+g‘𝐺)𝑥))
25	1, 11, 8	mulg2 19059	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 → (2(.g‘𝐺)𝑥) = (𝑥(+g‘𝐺)𝑥))
26	6, 25	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (2(.g‘𝐺)𝑥) = (𝑥(+g‘𝐺)𝑥))
27	1, 15, 11, 16	gexdvdsi 19558	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝐸 ∥ 2) → (2(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
28	5, 6, 14, 27	syl3anc 1374	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (2(.g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
29	24, 26, 28	3eqtr2d 2777	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑥) = (0g‘𝐺))
30	1, 8	grpcl 18917	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑋)
31	5, 6, 7, 30	syl3anc 1374	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑋)
32	1, 15, 11, 16	gexdvdsi 19558	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑋 ∧ 𝐸 ∥ 2) → (2(.g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)) = (0g‘𝐺))
33	5, 31, 14, 32	syl3anc 1374	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (2(.g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)) = (0g‘𝐺))
34	1, 11, 8	mulg2 19059	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑋 → (2(.g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)) = ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)))
35	31, 34	syl 17	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (2(.g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)) = ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)))
36	29, 33, 35	3eqtr2d 2777	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑥) = ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)))
37	1, 8	grpass 18918	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋)) → (((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑥) = ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑥)))
38	5, 31, 7, 6, 37	syl13anc 1375	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)𝑥) = ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑥)))
39	36, 38	eqtr3d 2773	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)) = ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑥)))
40	1, 8	grpcl 18917	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑋)
41	5, 7, 6, 40	syl3anc 1374	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑋)
42	1, 8	grplcan 18976	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑋 ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑋 ∧ (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑋)) → (((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)) = ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑥)) ↔ (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) = (𝑦(+g‘𝐺)𝑥)))
43	5, 31, 41, 31, 42	syl13anc 1375	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑥(+g‘𝐺)𝑦)) = ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑥)) ↔ (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) = (𝑦(+g‘𝐺)𝑥)))
44	39, 43	mpbid 232	. 2 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) = (𝑦(+g‘𝐺)𝑥))
45	2, 3, 4, 44	isabld 19770	1 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐸 ∥ 2) → 𝐺 ∈ Abel)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   class class class wbr 5085  ‘cfv 6498  (class class class)co 7367  2c2 12236   ∥ cdvds 16221  Basecbs 17179  +_gcplusg 17220  0_gc0g 17402  Grpcgrp 18909  ._gcmg 19043  gExcgex 19500  Abelcabl 19756

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-sup 9355  df-inf 9356  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-nn 12175  df-2 12244  df-n0 12438  df-z 12525  df-uz 12789  df-fz 13462  df-seq 13964  df-dvds 16222  df-0g 17404  df-mgm 18608  df-sgrp 18687  df-mnd 18703  df-grp 18912  df-minusg 18913  df-mulg 19044  df-gex 19504  df-cmn 19757  df-abl 19758

This theorem is referenced by:  lt6abl  19870