MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  gexlem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gexlem2 19499
Description: Any positive annihilator of all the group elements is an upper bound on the group exponent. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016.) (Proof shortened by AV, 26-Sep-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
gexcl.1 ๐‘‹ = (Baseโ€˜๐บ)
gexcl.2 ๐ธ = (gExโ€˜๐บ)
gexid.3 ยท = (.gโ€˜๐บ)
gexid.4 0 = (0gโ€˜๐บ)
Assertion
Ref Expression
gexlem2 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ ยท ๐‘ฅ) = 0 ) โ†’ ๐ธ โˆˆ (1...๐‘))
Distinct variable groups:   ๐‘ฅ,๐ธ   ๐‘ฅ,๐บ   ๐‘ฅ,๐‘   ๐‘ฅ,๐‘‰   ๐‘ฅ,๐‘‹   ๐‘ฅ, 0   ๐‘ฅ, ยท

Proof of Theorem gexlem2
Dummy variable ๐‘ฆ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 7411 . . . . . 6 (๐‘ฆ = ๐‘ โ†’ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = (๐‘ ยท ๐‘ฅ))
21eqeq1d 2728 . . . . 5 (๐‘ฆ = ๐‘ โ†’ ((๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 โ†” (๐‘ ยท ๐‘ฅ) = 0 ))
32ralbidv 3171 . . . 4 (๐‘ฆ = ๐‘ โ†’ (โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 โ†” โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ ยท ๐‘ฅ) = 0 ))
43elrab 3678 . . 3 (๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ†” (๐‘ โˆˆ โ„• โˆง โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ ยท ๐‘ฅ) = 0 ))
5 gexcl.1 . . . . . 6 ๐‘‹ = (Baseโ€˜๐บ)
6 gexid.3 . . . . . 6 ยท = (.gโ€˜๐บ)
7 gexid.4 . . . . . 6 0 = (0gโ€˜๐บ)
8 gexcl.2 . . . . . 6 ๐ธ = (gExโ€˜๐บ)
9 eqid 2726 . . . . . 6 {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } = {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }
105, 6, 7, 8, 9gexval 19495 . . . . 5 (๐บ โˆˆ ๐‘‰ โ†’ ๐ธ = if({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } = โˆ…, 0, inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < )))
11 ne0i 4329 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ†’ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ‰  โˆ…)
12 ifnefalse 4535 . . . . . 6 ({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ‰  โˆ… โ†’ if({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } = โˆ…, 0, inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < )) = inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ))
1311, 12syl 17 . . . . 5 (๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ†’ if({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } = โˆ…, 0, inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < )) = inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ))
1410, 13sylan9eq 2786 . . . 4 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ ๐ธ = inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ))
15 ssrab2 4072 . . . . . 6 {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โІ โ„•
16 nnuz 12866 . . . . . . . 8 โ„• = (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
1715, 16sseqtri 4013 . . . . . . 7 {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โІ (โ„คโ‰ฅโ€˜1)
1811adantl 481 . . . . . . 7 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ‰  โˆ…)
19 infssuzcl 12917 . . . . . . 7 (({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โІ (โ„คโ‰ฅโ€˜1) โˆง {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ‰  โˆ…) โ†’ inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 })
2017, 18, 19sylancr 586 . . . . . 6 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 })
2115, 20sselid 3975 . . . . 5 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ โ„•)
22 infssuzle 12916 . . . . . . 7 (({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โІ (โ„คโ‰ฅโ€˜1) โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โ‰ค ๐‘)
2317, 22mpan 687 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ†’ inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โ‰ค ๐‘)
2423adantl 481 . . . . 5 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โ‰ค ๐‘)
25 elrabi 3672 . . . . . . . 8 (๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•)
2625nnzd 12586 . . . . . . 7 (๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค)
27 fznn 13572 . . . . . . 7 (๐‘ โˆˆ โ„ค โ†’ (inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ (1...๐‘) โ†” (inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ โ„• โˆง inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โ‰ค ๐‘)))
2826, 27syl 17 . . . . . 6 (๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 } โ†’ (inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ (1...๐‘) โ†” (inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ โ„• โˆง inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โ‰ค ๐‘)))
2928adantl 481 . . . . 5 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ (inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ (1...๐‘) โ†” (inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ โ„• โˆง inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โ‰ค ๐‘)))
3021, 24, 29mpbir2and 710 . . . 4 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ inf({๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }, โ„, < ) โˆˆ (1...๐‘))
3114, 30eqeltrd 2827 . . 3 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆฃ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ) = 0 }) โ†’ ๐ธ โˆˆ (1...๐‘))
324, 31sylan2br 594 . 2 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง (๐‘ โˆˆ โ„• โˆง โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ ยท ๐‘ฅ) = 0 )) โ†’ ๐ธ โˆˆ (1...๐‘))
33323impb 1112 1 ((๐บ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‹ (๐‘ ยท ๐‘ฅ) = 0 ) โ†’ ๐ธ โˆˆ (1...๐‘))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 395   โˆง w3a 1084   = wceq 1533   โˆˆ wcel 2098   โ‰  wne 2934  โˆ€wral 3055  {crab 3426   โІ wss 3943  โˆ…c0 4317  ifcif 4523   class class class wbr 5141  โ€˜cfv 6536  (class class class)co 7404  infcinf 9435  โ„cr 11108  0cc0 11109  1c1 11110   < clt 11249   โ‰ค cle 11250  โ„•cn 12213  โ„คcz 12559  โ„คโ‰ฅcuz 12823  ...cfz 13487  Basecbs 17150  0gc0g 17391  .gcmg 18992  gExcgex 19442
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7721  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6293  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6488  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8369  df-rdg 8408  df-er 8702  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-sup 9436  df-inf 9437  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11447  df-neg 11448  df-nn 12214  df-n0 12474  df-z 12560  df-uz 12824  df-fz 13488  df-gex 19446
This theorem is referenced by:  gexdvds  19501  gexcl3  19504  gex1  19508
  Copyright terms: Public domain W3C validator