Theorem gexdvds 19548

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	⊢ · = (.g‘𝐺)
gexid.4	⊢ 0 = (0g‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
gexdvds	⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐸 ∥ 𝑁 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gexcl.1	. . . . . 6 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
2		gexcl.2	. . . . . 6 ⊢ 𝐸 = (gEx‘𝐺)
3		gexid.3	. . . . . 6 ⊢ · = (.g‘𝐺)
4		gexid.4	. . . . . 6 ⊢ 0 = (0g‘𝐺)
5	1, 2, 3, 4	gexdvdsi 19547	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝐸 ∥ 𝑁) → (𝑁 · 𝑥) = 0 )
6	5	3expia 1122	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝐸 ∥ 𝑁 → (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
7	6	ralrimdva 3138	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (𝐸 ∥ 𝑁 → ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
8	7	adantr 480	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐸 ∥ 𝑁 → ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
9		noel 4279	. . . . . . 7 ⊢ ¬ (abs‘𝑁) ∈ ∅
10		simprr 773	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)
11	10	eleq2d 2823	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } ↔ (abs‘𝑁) ∈ ∅))
12		oveq1 7365	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 = (abs‘𝑁) → (𝑦 · 𝑥) = ((abs‘𝑁) · 𝑥))
13	12	eqeq1d 2739	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = (abs‘𝑁) → ((𝑦 · 𝑥) = 0 ↔ ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ))
14	13	ralbidv 3161	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = (abs‘𝑁) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ))
15	14	elrab 3635	. . . . . . . . 9 ⊢ ((abs‘𝑁) ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } ↔ ((abs‘𝑁) ∈ ℕ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ))
16	11, 15	bitr3di 286	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) ∈ ∅ ↔ ((abs‘𝑁) ∈ ℕ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 )))
17	16	rbaibd 540	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ) → ((abs‘𝑁) ∈ ∅ ↔ (abs‘𝑁) ∈ ℕ))
18	9, 17	mtbii 326	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ) → ¬ (abs‘𝑁) ∈ ℕ)
19	18	ex 412	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 → ¬ (abs‘𝑁) ∈ ℕ))
20		nn0abscl 15263	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (abs‘𝑁) ∈ ℕ0)
21	20	ad2antlr 728	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (abs‘𝑁) ∈ ℕ0)
22		elnn0 12428	. . . . . . 7 ⊢ ((abs‘𝑁) ∈ ℕ0 ↔ ((abs‘𝑁) ∈ ℕ ∨ (abs‘𝑁) = 0))
23	21, 22	sylib 218	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) ∈ ℕ ∨ (abs‘𝑁) = 0))
24	23	ord 865	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (¬ (abs‘𝑁) ∈ ℕ → (abs‘𝑁) = 0))
25	19, 24	syld 47	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 → (abs‘𝑁) = 0))
26		simpr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ (abs‘𝑁) = 𝑁) → (abs‘𝑁) = 𝑁)
27	26	oveq1d 7373	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ (abs‘𝑁) = 𝑁) → ((abs‘𝑁) · 𝑥) = (𝑁 · 𝑥))
28	27	eqeq1d 2739	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ (abs‘𝑁) = 𝑁) → (((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
29		oveq1 7365	. . . . . . . . 9 ⊢ ((abs‘𝑁) = -𝑁 → ((abs‘𝑁) · 𝑥) = (-𝑁 · 𝑥))
30	29	eqeq1d 2739	. . . . . . . 8 ⊢ ((abs‘𝑁) = -𝑁 → (((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ (-𝑁 · 𝑥) = 0 ))
31		eqid 2737	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
32	1, 3, 31	mulgneg 19057	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (-𝑁 · 𝑥) = ((invg‘𝐺)‘(𝑁 · 𝑥)))
33	32	3expa 1119	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (-𝑁 · 𝑥) = ((invg‘𝐺)‘(𝑁 · 𝑥)))
34	4, 31	grpinvid 18964	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → ((invg‘𝐺)‘ 0 ) = 0 )
35	34	ad2antrr 727	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((invg‘𝐺)‘ 0 ) = 0 )
36	35	eqcomd 2743	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 0 = ((invg‘𝐺)‘ 0 ))
37	33, 36	eqeq12d 2753	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((-𝑁 · 𝑥) = 0 ↔ ((invg‘𝐺)‘(𝑁 · 𝑥)) = ((invg‘𝐺)‘ 0 )))
38		simpll 767	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐺 ∈ Grp)
39	1, 3	mulgcl 19056	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑁 · 𝑥) ∈ 𝑋)
40	39	3expa 1119	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑁 · 𝑥) ∈ 𝑋)
41	1, 4	grpidcl 18930	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → 0 ∈ 𝑋)
42	41	ad2antrr 727	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 0 ∈ 𝑋)
43	1, 31, 38, 40, 42	grpinv11 18972	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((invg‘𝐺)‘(𝑁 · 𝑥)) = ((invg‘𝐺)‘ 0 ) ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
44	37, 43	bitrd 279	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((-𝑁 · 𝑥) = 0 ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
45	30, 44	sylan9bbr 510	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ (abs‘𝑁) = -𝑁) → (((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
46		zre 12517	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℝ)
47	46	ad2antlr 728	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑁 ∈ ℝ)
48	47	absord 15367	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((abs‘𝑁) = 𝑁 ∨ (abs‘𝑁) = -𝑁))
49	28, 45, 48	mpjaodan 961	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
50	49	ralbidva 3159	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
51	50	adantr 480	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((abs‘𝑁) · 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))
52		0dvds 16234	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (0 ∥ 𝑁 ↔ 𝑁 = 0))
53	52	ad2antlr 728	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (0 ∥ 𝑁 ↔ 𝑁 = 0))
54		simprl 771	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → 𝐸 = 0)
55	54	breq1d 5096	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (𝐸 ∥ 𝑁 ↔ 0 ∥ 𝑁))
56		zcn 12518	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ)
57	56	ad2antlr 728	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → 𝑁 ∈ ℂ)
58	57	abs00ad 15241	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) = 0 ↔ 𝑁 = 0))
59	53, 55, 58	3bitr4rd 312	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → ((abs‘𝑁) = 0 ↔ 𝐸 ∥ 𝑁))
60	25, 51, 59	3imtr3d 293	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅)) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 → 𝐸 ∥ 𝑁))
61		elrabi 3631	. . . 4 ⊢ (𝐸 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } → 𝐸 ∈ ℕ)
62	46	adantl 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℝ)
63		nnrp 12943	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐸 ∈ ℕ → 𝐸 ∈ ℝ+)
64		modval 13819	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ℝ+) → (𝑁 mod 𝐸) = (𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))))
65	62, 63, 64	syl2an 597	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) = (𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))))
66	65	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → (𝑁 mod 𝐸) = (𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))))
67	66	oveq1d 7373	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = ((𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))) · 𝑥))
68		simplll 775	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝐺 ∈ Grp)
69		simpllr 776	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝑁 ∈ ℤ)
70		nnz 12534	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐸 ∈ ℕ → 𝐸 ∈ ℤ)
71	70	ad2antlr 728	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝐸 ∈ ℤ)
72		rerpdivcl 12963	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ℝ+) → (𝑁 / 𝐸) ∈ ℝ)
73	62, 63, 72	syl2an 597	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 / 𝐸) ∈ ℝ)
74	73	flcld 13746	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑁 / 𝐸)) ∈ ℤ)
75	74	adantr 480	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → (⌊‘(𝑁 / 𝐸)) ∈ ℤ)
76	71, 75	zmulcld 12628	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) ∈ ℤ)
77		simprl 771	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝑥 ∈ 𝑋)
78		eqid 2737	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (-g‘𝐺) = (-g‘𝐺)
79	1, 3, 78	mulgsubdir 19079	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ 𝑋)) → ((𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))) · 𝑥) = ((𝑁 · 𝑥)(-g‘𝐺)((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥)))
80	68, 69, 76, 77, 79	syl13anc 1375	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 − (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))) · 𝑥) = ((𝑁 · 𝑥)(-g‘𝐺)((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥)))
81		simprr 773	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → (𝑁 · 𝑥) = 0 )
82		dvdsmul1 16235	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐸 ∈ ℤ ∧ (⌊‘(𝑁 / 𝐸)) ∈ ℤ) → 𝐸 ∥ (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))))
83	71, 75, 82	syl2anc 585	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → 𝐸 ∥ (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))))
84	1, 2, 3, 4	gexdvdsi 19547	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝐸 ∥ (𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸)))) → ((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥) = 0 )
85	68, 77, 83, 84	syl3anc 1374	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥) = 0 )
86	81, 85	oveq12d 7376	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 · 𝑥)(-g‘𝐺)((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥)) = ( 0 (-g‘𝐺) 0 ))
87		simpll 767	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 𝐺 ∈ Grp)
88	1, 4, 78	grpsubid 18989	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 0 ∈ 𝑋) → ( 0 (-g‘𝐺) 0 ) = 0 )
89	87, 41, 88	syl2anc2 586	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → ( 0 (-g‘𝐺) 0 ) = 0 )
90	89	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ( 0 (-g‘𝐺) 0 ) = 0 )
91	86, 90	eqtrd 2772	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 · 𝑥)(-g‘𝐺)((𝐸 · (⌊‘(𝑁 / 𝐸))) · 𝑥)) = 0 )
92	67, 80, 91	3eqtrd 2776	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁 · 𝑥) = 0 )) → ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 )
93	92	expr 456	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝑁 · 𝑥) = 0 → ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ))
94	93	ralimdva 3150	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 → ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ))
95		modlt 13828	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ℝ+) → (𝑁 mod 𝐸) < 𝐸)
96	62, 63, 95	syl2an 597	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) < 𝐸)
97		zmodcl 13839	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ0)
98	97	adantll 715	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ0)
99	98	nn0red 12488	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℝ)
100		nnre 12170	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐸 ∈ ℕ → 𝐸 ∈ ℝ)
101	100	adantl 481	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 𝐸 ∈ ℝ)
102	99, 101	ltnled 11282	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → ((𝑁 mod 𝐸) < 𝐸 ↔ ¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸)))
103	96, 102	mpbid 232	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → ¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸))
104	1, 2, 3, 4	gexlem2 19546	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ) → 𝐸 ∈ (1...(𝑁 mod 𝐸)))
105		elfzle2 13471	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐸 ∈ (1...(𝑁 mod 𝐸)) → 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸))
106	104, 105	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ) → 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸))
107	106	3expia 1122	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 → 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸)))
108	107	impancom 451	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ) → ((𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ → 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸)))
109	108	con3d 152	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 ) → (¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸) → ¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ))
110	109	ex 412	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 → (¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸) → ¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ)))
111	110	ad2antrr 727	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 → (¬ 𝐸 ≤ (𝑁 mod 𝐸) → ¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ)))
112	103, 111	mpid 44	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑁 mod 𝐸) · 𝑥) = 0 → ¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ))
113		elnn0 12428	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ ∨ (𝑁 mod 𝐸) = 0))
114	98, 113	sylib 218	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → ((𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ ∨ (𝑁 mod 𝐸) = 0))
115	114	ord 865	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (¬ (𝑁 mod 𝐸) ∈ ℕ → (𝑁 mod 𝐸) = 0))
116	94, 112, 115	3syld 60	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 → (𝑁 mod 𝐸) = 0))
117		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 𝐸 ∈ ℕ)
118		simplr 769	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
119		dvdsval3 16214	. . . . . 6 ⊢ ((𝐸 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐸 ∥ 𝑁 ↔ (𝑁 mod 𝐸) = 0))
120	117, 118, 119	syl2anc 585	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (𝐸 ∥ 𝑁 ↔ (𝑁 mod 𝐸) = 0))
121	116, 120	sylibrd 259	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ ℕ) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 → 𝐸 ∥ 𝑁))
122	61, 121	sylan2 594	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝐸 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 → 𝐸 ∥ 𝑁))
123		eqid 2737	. . . . 5 ⊢ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }
124	1, 3, 4, 2, 123	gexlem1 19543	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → ((𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅) ∨ 𝐸 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }))
125	124	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝐸 = 0 ∧ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } = ∅) ∨ 𝐸 ∈ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }))
126	60, 122, 125	mpjaodan 961	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 → 𝐸 ∥ 𝑁))
127	8, 126	impbid 212	1 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐸 ∥ 𝑁 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑁 · 𝑥) = 0 ))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∨ wo 848   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3052  {crab 3390  ∅c0 4274   class class class wbr 5086  ‘cfv 6490  (class class class)co 7358  ℂcc 11025  ℝcr 11026  0cc0 11027  1c1 11028   · cmul 11032   < clt 11168   ≤ cle 11169   − cmin 11366  -cneg 11367   / cdiv 11796  ℕcn 12163  ℕ₀cn0 12426  ℤcz 12513  ℝ⁺crp 12931  ...cfz 13450  ⌊cfl 13738   mod cmo 13817  abscabs 15185   ∥ cdvds 16210  Basecbs 17168  0_gc0g 17391  Grpcgrp 18898  inv_gcminusg 18899  -_gcsg 18900  ._gcmg 19032  gExcgex 19489

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 2709  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5300  ax-pr 5368  ax-un 7680  ax-cnex 11083  ax-resscn 11084  ax-1cn 11085  ax-icn 11086  ax-addcl 11087  ax-addrcl 11088  ax-mulcl 11089  ax-mulrcl 11090  ax-mulcom 11091  ax-addass 11092  ax-mulass 11093  ax-distr 11094  ax-i2m1 11095  ax-1ne0 11096  ax-1rid 11097  ax-rnegex 11098  ax-rrecex 11099  ax-cnre 11100  ax-pre-lttri 11101  ax-pre-lttrn 11102  ax-pre-ltadd 11103  ax-pre-mulgt0 11104  ax-pre-sup 11105

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 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-er 8634  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-sup 9346  df-inf 9347  df-pnf 11170  df-mnf 11171  df-xr 11172  df-ltxr 11173  df-le 11174  df-sub 11368  df-neg 11369  df-div 11797  df-nn 12164  df-2 12233  df-3 12234  df-n0 12427  df-z 12514  df-uz 12778  df-rp 12932  df-fz 13451  df-fl 13740  df-mod 13818  df-seq 13953  df-exp 14013  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-dvds 16211  df-0g 17393  df-mgm 18597  df-sgrp 18676  df-mnd 18692  df-grp 18901  df-minusg 18902  df-sbg 18903  df-mulg 19033  df-gex 19493

This theorem is referenced by:  gexdvds2  19549