Theorem gexlem1 18477

Description: The group element order is either zero or a nonzero multiplier that annihilates the element. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Apr-2016.) (Proof shortened by AV, 26-Sep-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
gexval.1	⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
gexval.2	⊢ · = (.g‘𝐺)
gexval.3	⊢ 0 = (0g‘𝐺)
gexval.4	⊢ 𝐸 = (gEx‘𝐺)
gexval.i	⊢ 𝐼 = {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }

Assertion

Ref	Expression
gexlem1	⊢ (𝐺 ∈ 𝑉 → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦, 0   𝑥,𝐺,𝑦   𝑥,𝑉,𝑦   𝑥, · ,𝑦   𝑥,𝑋

Allowed substitution hints:   𝐸(𝑥,𝑦)   𝐼(𝑥,𝑦)   𝑋(𝑦)

Proof of Theorem gexlem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gexval.1	. . 3 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
2		gexval.2	. . 3 ⊢ · = (.g‘𝐺)
3		gexval.3	. . 3 ⊢ 0 = (0g‘𝐺)
4		gexval.4	. . 3 ⊢ 𝐸 = (gEx‘𝐺)
5		gexval.i	. . 3 ⊢ 𝐼 = {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 }
6	1, 2, 3, 4, 5	gexval 18476	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ 𝑉 → 𝐸 = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < )))
7		eqeq2 2791	. . . 4 ⊢ (0 = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < )) → (𝐸 = 0 ↔ 𝐸 = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < ))))
8	7	imbi1d 334	. . 3 ⊢ (0 = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < )) → ((𝐸 = 0 → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼)) ↔ (𝐸 = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < )) → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼))))
9		eqeq2 2791	. . . 4 ⊢ (inf(𝐼, ℝ, < ) = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < )) → (𝐸 = inf(𝐼, ℝ, < ) ↔ 𝐸 = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < ))))
10	9	imbi1d 334	. . 3 ⊢ (inf(𝐼, ℝ, < ) = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < )) → ((𝐸 = inf(𝐼, ℝ, < ) → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼)) ↔ (𝐸 = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < )) → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼))))
11		orc 854	. . . . 5 ⊢ ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼))
12	11	expcom 406	. . . 4 ⊢ (𝐼 = ∅ → (𝐸 = 0 → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼)))
13	12	adantl 474	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ 𝑉 ∧ 𝐼 = ∅) → (𝐸 = 0 → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼)))
14		ssrab2 3948	. . . . . . 7 ⊢ {𝑦 ∈ ℕ ∣ ∀𝑥 ∈ 𝑋 (𝑦 · 𝑥) = 0 } ⊆ ℕ
15		nnuz 12101	. . . . . . . 8 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
16	15	eqcomi 2789	. . . . . . 7 ⊢ (ℤ≥‘1) = ℕ
17	14, 5, 16	3sstr4i 3902	. . . . . 6 ⊢ 𝐼 ⊆ (ℤ≥‘1)
18		neqne 2977	. . . . . . 7 ⊢ (¬ 𝐼 = ∅ → 𝐼 ≠ ∅)
19	18	adantl 474	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ 𝑉 ∧ ¬ 𝐼 = ∅) → 𝐼 ≠ ∅)
20		infssuzcl 12152	. . . . . 6 ⊢ ((𝐼 ⊆ (ℤ≥‘1) ∧ 𝐼 ≠ ∅) → inf(𝐼, ℝ, < ) ∈ 𝐼)
21	17, 19, 20	sylancr 579	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ 𝑉 ∧ ¬ 𝐼 = ∅) → inf(𝐼, ℝ, < ) ∈ 𝐼)
22		eleq1a 2863	. . . . 5 ⊢ (inf(𝐼, ℝ, < ) ∈ 𝐼 → (𝐸 = inf(𝐼, ℝ, < ) → 𝐸 ∈ 𝐼))
23	21, 22	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ 𝑉 ∧ ¬ 𝐼 = ∅) → (𝐸 = inf(𝐼, ℝ, < ) → 𝐸 ∈ 𝐼))
24		olc 855	. . . 4 ⊢ (𝐸 ∈ 𝐼 → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼))
25	23, 24	syl6 35	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ 𝑉 ∧ ¬ 𝐼 = ∅) → (𝐸 = inf(𝐼, ℝ, < ) → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼)))
26	8, 10, 13, 25	ifbothda 4390	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ 𝑉 → (𝐸 = if(𝐼 = ∅, 0, inf(𝐼, ℝ, < )) → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼)))
27	6, 26	mpd 15	1 ⊢ (𝐺 ∈ 𝑉 → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐼 = ∅) ∨ 𝐸 ∈ 𝐼))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 387   ∨ wo 834   = wceq 1508   ∈ wcel 2051   ≠ wne 2969  ∀wral 3090  {crab 3094   ⊆ wss 3831  ∅c0 4181  ifcif 4353  ‘cfv 6193  (class class class)co 6982  infcinf 8706  ℝcr 10340  0cc0 10341  1c1 10342   < clt 10480  ℕcn 11445  ℤ_≥cuz 12064  Basecbs 16345  0_gc0g 16575  ._gcmg 18023  gExcgex 18427

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1759  ax-4 1773  ax-5 1870  ax-6 1929  ax-7 1966  ax-8 2053  ax-9 2060  ax-10 2080  ax-11 2094  ax-12 2107  ax-13 2302  ax-ext 2752  ax-sep 5064  ax-nul 5071  ax-pow 5123  ax-pr 5190  ax-un 7285  ax-cnex 10397  ax-resscn 10398  ax-1cn 10399  ax-icn 10400  ax-addcl 10401  ax-addrcl 10402  ax-mulcl 10403  ax-mulrcl 10404  ax-mulcom 10405  ax-addass 10406  ax-mulass 10407  ax-distr 10408  ax-i2m1 10409  ax-1ne0 10410  ax-1rid 10411  ax-rnegex 10412  ax-rrecex 10413  ax-cnre 10414  ax-pre-lttri 10415  ax-pre-lttrn 10416  ax-pre-ltadd 10417  ax-pre-mulgt0 10418

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 835  df-3or 1070  df-3an 1071  df-tru 1511  df-ex 1744  df-nf 1748  df-sb 2017  df-mo 2551  df-eu 2589  df-clab 2761  df-cleq 2773  df-clel 2848  df-nfc 2920  df-ne 2970  df-nel 3076  df-ral 3095  df-rex 3096  df-reu 3097  df-rmo 3098  df-rab 3099  df-v 3419  df-sbc 3684  df-csb 3789  df-dif 3834  df-un 3836  df-in 3838  df-ss 3845  df-pss 3847  df-nul 4182  df-if 4354  df-pw 4427  df-sn 4445  df-pr 4447  df-tp 4449  df-op 4451  df-uni 4718  df-iun 4799  df-br 4935  df-opab 4997  df-mpt 5014  df-tr 5036  df-id 5316  df-eprel 5321  df-po 5330  df-so 5331  df-fr 5370  df-we 5372  df-xp 5417  df-rel 5418  df-cnv 5419  df-co 5420  df-dm 5421  df-rn 5422  df-res 5423  df-ima 5424  df-pred 5991  df-ord 6037  df-on 6038  df-lim 6039  df-suc 6040  df-iota 6157  df-fun 6195  df-fn 6196  df-f 6197  df-f1 6198  df-fo 6199  df-f1o 6200  df-fv 6201  df-riota 6943  df-ov 6985  df-oprab 6986  df-mpo 6987  df-om 7403  df-wrecs 7756  df-recs 7818  df-rdg 7856  df-er 8095  df-en 8313  df-dom 8314  df-sdom 8315  df-sup 8707  df-inf 8708  df-pnf 10482  df-mnf 10483  df-xr 10484  df-ltxr 10485  df-le 10486  df-sub 10678  df-neg 10679  df-nn 11446  df-n0 11714  df-z 11800  df-uz 12065  df-gex 18431

This theorem is referenced by:  gexcl  18478  gexid  18479  gexdvds  18482