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Theorem gexdvds 18205
Description: The only 𝑁 that annihilate all the elements of the group are the multiples of the group exponent. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
gexcl.1 𝑋 = (Base‘𝐺)
gexcl.2 𝐸 = (gEx‘𝐺)
gexid.3 · = (.g𝐺)
gexid.4 0 = (0g𝐺)
Assertion
Ref Expression
gexdvds ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐸𝑁 ↔ ∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐸   𝑥,𝐺   𝑥,𝑁   𝑥,𝑋   𝑥, 0   𝑥, ·

Proof of Theorem gexdvds
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 gexcl.1 . . . . . 6 𝑋 = (Base‘𝐺)
2 gexcl.2 . . . . . 6 𝐸 = (gEx‘𝐺)
3 gexid.3 . . . . . 6 · = (.g𝐺)
4 gexid.4 . . . . . 6 0 = (0g𝐺)
51, 2, 3, 4gexdvdsi 18204 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥𝑋𝐸𝑁) → (𝑁 · 𝑥) = 0 )
653expia 1114 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥𝑋) → (𝐸𝑁 → (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
76ralrimdva 3118 . . 3 (𝐺 ∈ Grp → (𝐸𝑁 → ∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
87adantr 466 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐸𝑁 → ∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
9 noel 4067 . . . . . . 7 ¬ (abs‘𝑁) ∈ ∅
10 oveq1 6802 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = (abs‘𝑁) → (𝑦 · 𝑥) = ((abs‘𝑁) · 𝑥))
1110eqeq1d 2773 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = (abs‘𝑁) → ((𝑦 · 𝑥) = 0 ↔ ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ))
1211ralbidv 3135 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = (abs‘𝑁) → (∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ))
1312elrab 3515 . . . . . . . . 9 ((abs‘𝑁) ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } ↔ ((abs‘𝑁) ∈ ℕ ∧ ∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ))
14 simprr 756 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)
1514eleq2d 2836 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } ↔ (abs‘𝑁) ∈ ∅))
1613, 15syl5rbbr 275 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) ∈ ∅ ↔ ((abs‘𝑁) ∈ ℕ ∧ ∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 )))
1716rbaibd 530 . . . . . . 7 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) ∧ ∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ) → ((abs‘𝑁) ∈ ∅ ↔ (abs‘𝑁) ∈ ℕ))
189, 17mtbii 315 . . . . . 6 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) ∧ ∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ) → ¬ (abs‘𝑁) ∈ ℕ)
1918ex 397 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 → ¬ (abs‘𝑁) ∈ ℕ))
20 nn0abscl 14259 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (abs‘𝑁) ∈ ℕ0)
2120ad2antlr 706 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (abs‘𝑁) ∈ ℕ0)
22 elnn0 11500 . . . . . . 7 ((abs‘𝑁) ∈ ℕ0 ↔ ((abs‘𝑁) ∈ ℕ ∨ (abs‘𝑁) = 0))
2321, 22sylib 208 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) ∈ ℕ ∨ (abs‘𝑁) = 0))
2423ord 853 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (¬ (abs‘𝑁) ∈ ℕ → (abs‘𝑁) = 0))
2519, 24syld 47 . . . 4 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 → (abs‘𝑁) = 0))
26 simpr 471 . . . . . . . . 9 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (abs‘𝑁) = 𝑁) → (abs‘𝑁) = 𝑁)
2726oveq1d 6810 . . . . . . . 8 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (abs‘𝑁) = 𝑁) → ((abs‘𝑁) · 𝑥) = (𝑁 · 𝑥))
2827eqeq1d 2773 . . . . . . 7 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (abs‘𝑁) = 𝑁) → (((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
29 oveq1 6802 . . . . . . . . 9 ((abs‘𝑁) = -𝑁 → ((abs‘𝑁) · 𝑥) = (-𝑁 · 𝑥))
3029eqeq1d 2773 . . . . . . . 8 ((abs‘𝑁) = -𝑁 → (((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ (-𝑁 · 𝑥) = 0 ))
31 eqid 2771 . . . . . . . . . . . 12 (invg𝐺) = (invg𝐺)
321, 3, 31mulgneg 17767 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥𝑋) → (-𝑁 · 𝑥) = ((invg𝐺)‘(𝑁 · 𝑥)))
33323expa 1111 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → (-𝑁 · 𝑥) = ((invg𝐺)‘(𝑁 · 𝑥)))
344, 31grpinvid 17683 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ Grp → ((invg𝐺)‘ 0 ) = 0 )
3534ad2antrr 705 . . . . . . . . . . 11 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → ((invg𝐺)‘ 0 ) = 0 )
3635eqcomd 2777 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → 0 = ((invg𝐺)‘ 0 ))
3733, 36eqeq12d 2786 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → ((-𝑁 · 𝑥) = 0 ↔ ((invg𝐺)‘(𝑁 · 𝑥)) = ((invg𝐺)‘ 0 )))
38 simpll 750 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → 𝐺 ∈ Grp)
391, 3mulgcl 17766 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥𝑋) → (𝑁 · 𝑥) ∈ 𝑋)
40393expa 1111 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑁 · 𝑥) ∈ 𝑋)
411, 4grpidcl 17657 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → 0𝑋)
4241ad2antrr 705 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → 0𝑋)
431, 31, 38, 40, 42grpinv11 17691 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → (((invg𝐺)‘(𝑁 · 𝑥)) = ((invg𝐺)‘ 0 ) ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
4437, 43bitrd 268 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → ((-𝑁 · 𝑥) = 0 ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
4530, 44sylan9bbr 500 . . . . . . 7 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (abs‘𝑁) = -𝑁) → (((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
46 zre 11587 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℝ)
4746ad2antlr 706 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → 𝑁 ∈ ℝ)
4847absord 14361 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → ((abs‘𝑁) = 𝑁 ∨ (abs‘𝑁) = -𝑁))
4928, 45, 48mpjaodan 943 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝑋) → (((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
5049ralbidva 3134 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
5150adantr 466 . . . 4 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (∀𝑥𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
52 0dvds 15210 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℤ → (0 ∥ 𝑁𝑁 = 0))
5352ad2antlr 706 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (0 ∥ 𝑁𝑁 = 0))
54 simprl 754 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → 𝐸 = 0)
5554breq1d 4797 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (𝐸𝑁 ↔ 0 ∥ 𝑁))
56 zcn 11588 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ)
5756ad2antlr 706 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → 𝑁 ∈ ℂ)
5857abs00ad 14237 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) = 0 ↔ 𝑁 = 0))
5953, 55, 583bitr4rd 301 . . . 4 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) = 0 ↔ 𝐸𝑁))
6025, 51, 593imtr3d 282 . . 3 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0𝐸𝑁))
61 elrabi 3510 . . . 4 (𝐸 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } → 𝐸 ∈ ℕ)
6246adantl 467 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℝ)
63 nnrp 12044 . . . . . . . . . . . 12 (𝐸 ∈ ℕ → 𝐸 ∈ ℝ+)
64 modval 12877 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ℝ+) → (𝑁 mod 𝐸) = (𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))))
6562, 63, 64syl2an 583 . . . . . . . . . . 11 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) = (𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))))
6665adantr 466 . . . . . . . . . 10 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → (𝑁 mod 𝐸) = (𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))))
6766oveq1d 6810 . . . . . . . . 9 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = ((𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))) · 𝑥))
68 simplll 758 . . . . . . . . . 10 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝐺 ∈ Grp)
69 simpllr 760 . . . . . . . . . 10 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝑁 ∈ ℤ)
70 nnz 11605 . . . . . . . . . . . 12 (𝐸 ∈ ℕ → 𝐸 ∈ ℤ)
7170ad2antlr 706 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝐸 ∈ ℤ)
72 rerpdivcl 12063 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ℝ+) → (𝑁 / 𝐸) ∈ ℝ)
7362, 63, 72syl2an 583 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 / 𝐸) ∈ ℝ)
7473flcld 12806 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑁 / 𝐸)) ∈ ℤ)
7574adantr 466 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → (⌊‘(𝑁 / 𝐸)) ∈ ℤ)
7671, 75zmulcld 11694 . . . . . . . . . 10 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) ∈ ℤ)
77 simprl 754 . . . . . . . . . 10 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝑥𝑋)
78 eqid 2771 . . . . . . . . . . 11 (-g𝐺) = (-g𝐺)
791, 3, 78mulgsubdir 17789 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) ∈ ℤ ∧ 𝑥𝑋)) → ((𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))) · 𝑥) = ((𝑁 · 𝑥)(-g𝐺)((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥)))
8068, 69, 76, 77, 79syl13anc 1478 . . . . . . . . 9 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))) · 𝑥) = ((𝑁 · 𝑥)(-g𝐺)((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥)))
81 simprr 756 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → (𝑁 · 𝑥) = 0 )
82 dvdsmul1 15211 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐸 ∈ ℤ ∧ (⌊‘(𝑁 / 𝐸)) ∈ ℤ) → 𝐸 ∥ (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))))
8371, 75, 82syl2anc 573 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝐸 ∥ (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))))
841, 2, 3, 4gexdvdsi 18204 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥𝑋𝐸 ∥ (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))) → ((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥) = 0 )
8568, 77, 83, 84syl3anc 1476 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥) = 0 )
8681, 85oveq12d 6813 . . . . . . . . . 10 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 · 𝑥)(-g𝐺)((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥)) = ( 0 (-g𝐺) 0 ))
87 simpll 750 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 𝐺 ∈ Grp)
8841ad2antrr 705 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 0𝑋)
891, 4, 78grpsubid 17706 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 0𝑋) → ( 0 (-g𝐺) 0 ) = 0 )
9087, 88, 89syl2anc 573 . . . . . . . . . . 11 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → ( 0 (-g𝐺) 0 ) = 0 )
9190adantr 466 . . . . . . . . . 10 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ( 0 (-g𝐺) 0 ) = 0 )
9286, 91eqtrd 2805 . . . . . . . . 9 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 · 𝑥)(-g𝐺)((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥)) = 0 )
9367, 80, 923eqtrd 2809 . . . . . . . 8 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 )
9493expr 444 . . . . . . 7 ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ 𝑥𝑋) → ((𝑁 · 𝑥) = 0 → ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ))
9594ralimdva 3111 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 → ∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ))
96 modlt 12886 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ℝ+) → (𝑁 mod 𝐸) < 𝐸)
9762, 63, 96syl2an 583 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) < 𝐸)
98 zmodcl 12897 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ0)
9998adantll 693 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ0)
10099nn0red 11558 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℝ)
101 nnre 11232 . . . . . . . . . 10 (𝐸 ∈ ℕ → 𝐸 ∈ ℝ)
102101adantl 467 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 𝐸 ∈ ℝ)
103100, 102ltnled 10389 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → ((𝑁 mod 𝐸) < 𝐸 ↔ ¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸)))
10497, 103mpbid 222 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → ¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸))
1051, 2, 3, 4gexlem2 18203 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ ∧ ∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ) → 𝐸 ∈ (1...(𝑁 mod 𝐸)))
106 elfzle2 12551 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐸 ∈ (1...(𝑁 mod 𝐸)) → 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸))
107105, 106syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ ∧ ∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ) → 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸))
1081073expia 1114 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ) → (∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸)))
109108impancom 439 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ) → ((𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ → 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸)))
110109con3d 149 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ) → (¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸) → ¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ))
111110ex 397 . . . . . . . 8 (𝐺 ∈ Grp → (∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 → (¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸) → ¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ)))
112111ad2antrr 705 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 → (¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸) → ¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ)))
113104, 112mpid 44 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 → ¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ))
114 elnn0 11500 . . . . . . . 8 ((𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ ∨ (𝑁 mod 𝐸) = 0))
11599, 114sylib 208 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → ((𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ ∨ (𝑁 mod 𝐸) = 0))
116115ord 853 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ → (𝑁 mod 𝐸) = 0))
11795, 113, 1163syld 60 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 → (𝑁 mod 𝐸) = 0))
118 simpr 471 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 𝐸 ∈ ℕ)
119 simplr 752 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
120 dvdsval3 15192 . . . . . 6 ((𝐸 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐸𝑁 ↔ (𝑁 mod 𝐸) = 0))
121118, 119, 120syl2anc 573 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝐸𝑁 ↔ (𝑁 mod 𝐸) = 0))
122117, 121sylibrd 249 . . . 4 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0𝐸𝑁))
12361, 122sylan2 580 . . 3 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }) → (∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0𝐸𝑁))
124 eqid 2771 . . . . 5 {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }
1251, 3, 4, 2, 124gexlem1 18200 . . . 4 (𝐺 ∈ Grp → ((𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅) ∨ 𝐸 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }))
126125adantr 466 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅) ∨ 𝐸 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }))
12760, 123, 126mpjaodan 943 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0𝐸𝑁))
1288, 127impbid 202 1 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐸𝑁 ↔ ∀𝑥𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 382  wo 836  w3a 1071   = wceq 1631  wcel 2145  wral 3061  {crab 3065  c0 4063   class class class wbr 4787  cfv 6030  (class class class)co 6795  cc 10139  cr 10140  0cc0 10141  1c1 10142   · cmul 10146   < clt 10279  cle 10280  cmin 10471  -cneg 10472   / cdiv 10889  cn 11225  0cn0 11498  cz 11583  +crp 12034  ...cfz 12532  cfl 12798   mod cmo 12875  abscabs 14181  cdvds 15188  Basecbs 16063  0gc0g 16307  Grpcgrp 17629  invgcminusg 17630  -gcsg 17631  .gcmg 17747  gExcgex 18151
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4905  ax-sep 4916  ax-nul 4924  ax-pow 4975  ax-pr 5035  ax-un 7099  ax-inf2 8705  ax-cnex 10197  ax-resscn 10198  ax-1cn 10199  ax-icn 10200  ax-addcl 10201  ax-addrcl 10202  ax-mulcl 10203  ax-mulrcl 10204  ax-mulcom 10205  ax-addass 10206  ax-mulass 10207  ax-distr 10208  ax-i2m1 10209  ax-1ne0 10210  ax-1rid 10211  ax-rnegex 10212  ax-rrecex 10213  ax-cnre 10214  ax-pre-lttri 10215  ax-pre-lttrn 10216  ax-pre-ltadd 10217  ax-pre-mulgt0 10218  ax-pre-sup 10219
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4576  df-iun 4657  df-br 4788  df-opab 4848  df-mpt 4865  df-tr 4888  df-id 5158  df-eprel 5163  df-po 5171  df-so 5172  df-fr 5209  df-we 5211  df-xp 5256  df-rel 5257  df-cnv 5258  df-co 5259  df-dm 5260  df-rn 5261  df-res 5262  df-ima 5263  df-pred 5822  df-ord 5868  df-on 5869  df-lim 5870  df-suc 5871  df-iota 5993  df-fun 6032  df-fn 6033  df-f 6034  df-f1 6035  df-fo 6036  df-f1o 6037  df-fv 6038  df-riota 6756  df-ov 6798  df-oprab 6799  df-mpt2 6800  df-om 7216  df-1st 7318  df-2nd 7319  df-wrecs 7562  df-recs 7624  df-rdg 7662  df-er 7899  df-en 8113  df-dom 8114  df-sdom 8115  df-sup 8507  df-inf 8508  df-pnf 10281  df-mnf 10282  df-xr 10283  df-ltxr 10284  df-le 10285  df-sub 10473  df-neg 10474  df-div 10890  df-nn 11226  df-2 11284  df-3 11285  df-n0 11499  df-z 11584  df-uz 11893  df-rp 12035  df-fz 12533  df-fl 12800  df-mod 12876  df-seq 13008  df-exp 13067  df-cj 14046  df-re 14047  df-im 14048  df-sqrt 14182  df-abs 14183  df-dvds 15189  df-0g 16309  df-mgm 17449  df-sgrp 17491  df-mnd 17502  df-grp 17632  df-minusg 17633  df-sbg 17634  df-mulg 17748  df-gex 18155
This theorem is referenced by:  gexdvds2  18206
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