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Theorem lt6abl 18935
Description: A group with fewer than 6 elements is abelian. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Apr-2016.)
Hypothesis
Ref Expression
cygctb.1 𝐵 = (Base‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
lt6abl ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → 𝐺 ∈ Abel)

Proof of Theorem lt6abl
Dummy variables 𝑛 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cygctb.1 . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝐺)
21grpbn0 18062 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
32adantr 481 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → 𝐵 ≠ ∅)
4 6re 11716 . . . . . . . 8 6 ∈ ℝ
5 rexr 10676 . . . . . . . 8 (6 ∈ ℝ → 6 ∈ ℝ*)
6 pnfnlt 12513 . . . . . . . 8 (6 ∈ ℝ* → ¬ +∞ < 6)
74, 5, 6mp2b 10 . . . . . . 7 ¬ +∞ < 6
81fvexi 6681 . . . . . . . . . . . 12 𝐵 ∈ V
98a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ∈ V)
10 hashinf 13685 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ V ∧ ¬ 𝐵 ∈ Fin) → (♯‘𝐵) = +∞)
119, 10sylan 580 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ¬ 𝐵 ∈ Fin) → (♯‘𝐵) = +∞)
1211breq1d 5073 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ¬ 𝐵 ∈ Fin) → ((♯‘𝐵) < 6 ↔ +∞ < 6))
1312biimpd 230 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ¬ 𝐵 ∈ Fin) → ((♯‘𝐵) < 6 → +∞ < 6))
1413impancom 452 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → (¬ 𝐵 ∈ Fin → +∞ < 6))
157, 14mt3i 151 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → 𝐵 ∈ Fin)
16 hashnncl 13717 . . . . . 6 (𝐵 ∈ Fin → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
1715, 16syl 17 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → ((♯‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
183, 17mpbird 258 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
19 nnuz 12270 . . . 4 ℕ = (ℤ‘1)
2018, 19syl6eleq 2928 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → (♯‘𝐵) ∈ (ℤ‘1))
21 6nn 11715 . . . . 5 6 ∈ ℕ
2221nnzi 11995 . . . 4 6 ∈ ℤ
2322a1i 11 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → 6 ∈ ℤ)
24 simpr 485 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → (♯‘𝐵) < 6)
25 elfzo2 13031 . . 3 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^6) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (ℤ‘1) ∧ 6 ∈ ℤ ∧ (♯‘𝐵) < 6))
2620, 23, 24, 25syl3anbrc 1337 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → (♯‘𝐵) ∈ (1..^6))
27 df-6 11693 . . . . . . 7 6 = (5 + 1)
2827oveq2i 7159 . . . . . 6 (1..^6) = (1..^(5 + 1))
2928eleq2i 2909 . . . . 5 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^6) ↔ (♯‘𝐵) ∈ (1..^(5 + 1)))
30 5nn 11712 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ
3130, 19eleqtri 2916 . . . . . 6 5 ∈ (ℤ‘1)
32 fzosplitsni 13138 . . . . . 6 (5 ∈ (ℤ‘1) → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^(5 + 1)) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^5) ∨ (♯‘𝐵) = 5)))
3331, 32ax-mp 5 . . . . 5 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^(5 + 1)) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^5) ∨ (♯‘𝐵) = 5))
3429, 33bitri 276 . . . 4 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^6) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^5) ∨ (♯‘𝐵) = 5))
35 df-5 11692 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
3635oveq2i 7159 . . . . . . . 8 (1..^5) = (1..^(4 + 1))
3736eleq2i 2909 . . . . . . 7 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^5) ↔ (♯‘𝐵) ∈ (1..^(4 + 1)))
38 4nn 11709 . . . . . . . . 9 4 ∈ ℕ
3938, 19eleqtri 2916 . . . . . . . 8 4 ∈ (ℤ‘1)
40 fzosplitsni 13138 . . . . . . . 8 (4 ∈ (ℤ‘1) → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^(4 + 1)) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^4) ∨ (♯‘𝐵) = 4)))
4139, 40ax-mp 5 . . . . . . 7 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^(4 + 1)) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^4) ∨ (♯‘𝐵) = 4))
4237, 41bitri 276 . . . . . 6 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^5) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^4) ∨ (♯‘𝐵) = 4))
43 df-4 11691 . . . . . . . . . . 11 4 = (3 + 1)
4443oveq2i 7159 . . . . . . . . . 10 (1..^4) = (1..^(3 + 1))
4544eleq2i 2909 . . . . . . . . 9 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^4) ↔ (♯‘𝐵) ∈ (1..^(3 + 1)))
46 3nn 11705 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℕ
4746, 19eleqtri 2916 . . . . . . . . . 10 3 ∈ (ℤ‘1)
48 fzosplitsni 13138 . . . . . . . . . 10 (3 ∈ (ℤ‘1) → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^(3 + 1)) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^3) ∨ (♯‘𝐵) = 3)))
4947, 48ax-mp 5 . . . . . . . . 9 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^(3 + 1)) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^3) ∨ (♯‘𝐵) = 3))
5045, 49bitri 276 . . . . . . . 8 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^4) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^3) ∨ (♯‘𝐵) = 3))
51 df-3 11690 . . . . . . . . . . . . 13 3 = (2 + 1)
5251oveq2i 7159 . . . . . . . . . . . 12 (1..^3) = (1..^(2 + 1))
5352eleq2i 2909 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^3) ↔ (♯‘𝐵) ∈ (1..^(2 + 1)))
54 2eluzge1 12283 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ (ℤ‘1)
55 fzosplitsni 13138 . . . . . . . . . . . 12 (2 ∈ (ℤ‘1) → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^(2 + 1)) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^2) ∨ (♯‘𝐵) = 2)))
5654, 55ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^(2 + 1)) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^2) ∨ (♯‘𝐵) = 2))
5753, 56bitri 276 . . . . . . . . . 10 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^3) ↔ ((♯‘𝐵) ∈ (1..^2) ∨ (♯‘𝐵) = 2))
58 elsni 4581 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((♯‘𝐵) ∈ {1} → (♯‘𝐵) = 1)
59 fzo12sn 13110 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (1..^2) = {1}
6058, 59eleq2s 2936 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((♯‘𝐵) ∈ (1..^2) → (♯‘𝐵) = 1)
6160adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ (1..^2)) → (♯‘𝐵) = 1)
62 hash1 13755 . . . . . . . . . . . . . . 15 (♯‘1o) = 1
6361, 62syl6eqr 2879 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ (1..^2)) → (♯‘𝐵) = (♯‘1o))
64 1nn0 11902 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1 ∈ ℕ0
6561, 64syl6eqel 2926 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ (1..^2)) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
66 hashclb 13709 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐵 ∈ V → (𝐵 ∈ Fin ↔ (♯‘𝐵) ∈ ℕ0))
678, 66ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐵 ∈ Fin ↔ (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
6865, 67sylibr 235 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ (1..^2)) → 𝐵 ∈ Fin)
69 1onn 8255 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1o ∈ ω
70 nnfi 8700 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1o ∈ ω → 1o ∈ Fin)
7169, 70ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15 1o ∈ Fin
72 hashen 13697 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐵 ∈ Fin ∧ 1o ∈ Fin) → ((♯‘𝐵) = (♯‘1o) ↔ 𝐵 ≈ 1o))
7368, 71, 72sylancl 586 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ (1..^2)) → ((♯‘𝐵) = (♯‘1o) ↔ 𝐵 ≈ 1o))
7463, 73mpbid 233 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ (1..^2)) → 𝐵 ≈ 1o)
7510cyg 18933 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ≈ 1o) → 𝐺 ∈ CycGrp)
76 cygabl 18930 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐺 ∈ CycGrp → 𝐺 ∈ Abel)
7775, 76syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ≈ 1o) → 𝐺 ∈ Abel)
7874, 77syldan 591 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ (1..^2)) → 𝐺 ∈ Abel)
7978ex 413 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^2) → 𝐺 ∈ Abel))
80 id 22 . . . . . . . . . . . . 13 ((♯‘𝐵) = 2 → (♯‘𝐵) = 2)
81 2prm 16026 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℙ
8280, 81syl6eqel 2926 . . . . . . . . . . . 12 ((♯‘𝐵) = 2 → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)
831prmcyg 18934 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℙ) → 𝐺 ∈ CycGrp)
8483, 76syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℙ) → 𝐺 ∈ Abel)
8584ex 413 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) ∈ ℙ → 𝐺 ∈ Abel))
8682, 85syl5 34 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) = 2 → 𝐺 ∈ Abel))
8779, 86jaod 855 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ Grp → (((♯‘𝐵) ∈ (1..^2) ∨ (♯‘𝐵) = 2) → 𝐺 ∈ Abel))
8857, 87syl5bi 243 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^3) → 𝐺 ∈ Abel))
89 id 22 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝐵) = 3 → (♯‘𝐵) = 3)
90 3prm 16028 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℙ
9189, 90syl6eqel 2926 . . . . . . . . . 10 ((♯‘𝐵) = 3 → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)
9291, 85syl5 34 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) = 3 → 𝐺 ∈ Abel))
9388, 92jaod 855 . . . . . . . 8 (𝐺 ∈ Grp → (((♯‘𝐵) ∈ (1..^3) ∨ (♯‘𝐵) = 3) → 𝐺 ∈ Abel))
9450, 93syl5bi 243 . . . . . . 7 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^4) → 𝐺 ∈ Abel))
95 simpl 483 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → 𝐺 ∈ Grp)
96 2z 12003 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℤ
97 eqid 2826 . . . . . . . . . . . 12 (gEx‘𝐺) = (gEx‘𝐺)
98 eqid 2826 . . . . . . . . . . . 12 (od‘𝐺) = (od‘𝐺)
991, 97, 98gexdvds2 18630 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 2 ∈ ℤ) → ((gEx‘𝐺) ∥ 2 ↔ ∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2))
10095, 96, 99sylancl 586 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → ((gEx‘𝐺) ∥ 2 ↔ ∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2))
1011, 97gex2abl 18891 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (gEx‘𝐺) ∥ 2) → 𝐺 ∈ Abel)
102101ex 413 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → ((gEx‘𝐺) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
103102adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → ((gEx‘𝐺) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
104100, 103sylbird 261 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → (∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
105 rexnal 3243 . . . . . . . . . 10 (∃𝑥𝐵 ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2 ↔ ¬ ∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)
10695adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝐺 ∈ Grp)
107 simprl 767 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝑥𝐵)
1081, 98odcl 18584 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥𝐵 → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ0)
109108ad2antrl 724 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ0)
110 4nn0 11905 . . . . . . . . . . . . . . . 16 4 ∈ ℕ0
111110a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 4 ∈ ℕ0)
112 simpr 485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → (♯‘𝐵) = 4)
113112, 110syl6eqel 2926 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
114113, 67sylibr 235 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → 𝐵 ∈ Fin)
115114adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝐵 ∈ Fin)
1161, 98oddvds2 18613 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ 𝑥𝐵) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (♯‘𝐵))
117106, 115, 107, 116syl3anc 1365 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (♯‘𝐵))
118112adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (♯‘𝐵) = 4)
119117, 118breqtrd 5089 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 4)
120 sq2 13550 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (2↑2) = 4
121 2nn0 11903 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 ∈ ℕ0
12296a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 2 ∈ ℤ)
1231, 98odcl2 18612 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ 𝑥𝐵) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ)
124106, 115, 107, 123syl3anc 1365 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ)
125 pccl 16176 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((2 ∈ ℙ ∧ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0)
12681, 124, 125sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0)
127126nn0zd 12074 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℤ)
128 df-2 11689 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 = (1 + 1)
129 simprr 769 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)
130 dvdsexp 15667 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((2 ∈ ℤ ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0 ∧ 1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))) → (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ∥ (2↑1))
1311303expia 1115 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((2 ∈ ℤ ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0) → (1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) → (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ∥ (2↑1)))
13296, 126, 131sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) → (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ∥ (2↑1)))
133 1z 12001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1 ∈ ℤ
134 eluz 12246 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ↔ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1))
135127, 133, 134sylancl 586 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ↔ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1))
136 oveq2 7156 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 (𝑛 = 2 → (2↑𝑛) = (2↑2))
137136, 120syl6eq 2877 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 (𝑛 = 2 → (2↑𝑛) = 4)
138137breq2d 5075 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (𝑛 = 2 → (((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛) ↔ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 4))
139138rspcev 3627 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((2 ∈ ℕ0 ∧ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 4) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛))
140121, 119, 139sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛))
141 pcprmpw2 16208 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((2 ∈ ℙ ∧ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ) → (∃𝑛 ∈ ℕ0 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛) ↔ ((od‘𝐺)‘𝑥) = (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))))
14281, 124, 141sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (∃𝑛 ∈ ℕ0 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛) ↔ ((od‘𝐺)‘𝑥) = (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))))
143140, 142mpbid 233 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) = (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
144143eqcomd 2832 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) = ((od‘𝐺)‘𝑥))
145 2cn 11701 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2 ∈ ℂ
146 exp1 13425 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
147145, 146ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (2↑1) = 2
148147a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2↑1) = 2)
149144, 148breq12d 5076 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ∥ (2↑1) ↔ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2))
150132, 135, 1493imtr3d 294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1 → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2))
151129, 150mtod 199 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ¬ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1)
152 1re 10630 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1 ∈ ℝ
153126nn0red 11945 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℝ)
154 ltnle 10709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((1 ∈ ℝ ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℝ) → (1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ↔ ¬ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1))
155152, 153, 154sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ↔ ¬ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1))
156151, 155mpbird 258 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))
157 nn0ltp1le 12029 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((1 ∈ ℕ0 ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0) → (1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ↔ (1 + 1) ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
15864, 126, 157sylancr 587 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ↔ (1 + 1) ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
159156, 158mpbid 233 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 + 1) ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))
160128, 159eqbrtrid 5098 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 2 ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))
161 eluz2 12238 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℤ ∧ 2 ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
162122, 127, 160, 161syl3anbrc 1337 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ (ℤ‘2))
163 dvdsexp 15667 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((2 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ0 ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ (ℤ‘2)) → (2↑2) ∥ (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
16496, 121, 162, 163mp3an12i 1458 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2↑2) ∥ (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
165120, 164eqbrtrrid 5099 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 4 ∥ (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
166165, 143breqtrrd 5091 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 4 ∥ ((od‘𝐺)‘𝑥))
167 dvdseq 15654 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ0 ∧ 4 ∈ ℕ0) ∧ (((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 4 ∧ 4 ∥ ((od‘𝐺)‘𝑥))) → ((od‘𝐺)‘𝑥) = 4)
168109, 111, 119, 166, 167syl22anc 836 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) = 4)
169168, 118eqtr4d 2864 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) = (♯‘𝐵))
1701, 98, 106, 107, 169iscygodd 18927 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝐺 ∈ CycGrp)
171170, 76syl 17 . . . . . . . . . . 11 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝐺 ∈ Abel)
172171rexlimdvaa 3290 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → (∃𝑥𝐵 ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
173105, 172syl5bir 244 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → (¬ ∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
174104, 173pm2.61d 180 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) = 4) → 𝐺 ∈ Abel)
175174ex 413 . . . . . . 7 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) = 4 → 𝐺 ∈ Abel))
17694, 175jaod 855 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → (((♯‘𝐵) ∈ (1..^4) ∨ (♯‘𝐵) = 4) → 𝐺 ∈ Abel))
17742, 176syl5bi 243 . . . . 5 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^5) → 𝐺 ∈ Abel))
178 id 22 . . . . . . 7 ((♯‘𝐵) = 5 → (♯‘𝐵) = 5)
179 5prm 16432 . . . . . . 7 5 ∈ ℙ
180178, 179syl6eqel 2926 . . . . . 6 ((♯‘𝐵) = 5 → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)
181180, 85syl5 34 . . . . 5 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) = 5 → 𝐺 ∈ Abel))
182177, 181jaod 855 . . . 4 (𝐺 ∈ Grp → (((♯‘𝐵) ∈ (1..^5) ∨ (♯‘𝐵) = 5) → 𝐺 ∈ Abel))
18334, 182syl5bi 243 . . 3 (𝐺 ∈ Grp → ((♯‘𝐵) ∈ (1..^6) → 𝐺 ∈ Abel))
184183imp 407 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) ∈ (1..^6)) → 𝐺 ∈ Abel)
18526, 184syldan 591 1 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (♯‘𝐵) < 6) → 𝐺 ∈ Abel)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396  wo 843   = wceq 1530  wcel 2107  wne 3021  wral 3143  wrex 3144  Vcvv 3500  c0 4295  {csn 4564   class class class wbr 5063  cfv 6352  (class class class)co 7148  ωcom 7568  1oc1o 8086  cen 8495  Fincfn 8498  cc 10524  cr 10525  1c1 10527   + caddc 10529  +∞cpnf 10661  *cxr 10663   < clt 10664  cle 10665  cn 11627  2c2 11681  3c3 11682  4c4 11683  5c5 11684  6c6 11685  0cn0 11886  cz 11970  cuz 12232  ..^cfzo 13023  cexp 13419  chash 13680  cdvds 15597  cprime 16005   pCnt cpc 16163  Basecbs 16473  Grpcgrp 18033  odcod 18572  gExcgex 18573  Abelcabl 18827  CycGrpccyg 18916
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 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2798  ax-rep 5187  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326  ax-un 7451  ax-inf2 9093  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-fal 1543  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-nel 3129  df-ral 3148  df-rex 3149  df-reu 3150  df-rmo 3151  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-csb 3888  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-tp 4569  df-op 4571  df-uni 4838  df-int 4875  df-iun 4919  df-disj 5029  df-br 5064  df-opab 5126  df-mpt 5144  df-tr 5170  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-se 5514  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-pred 6146  df-ord 6192  df-on 6193  df-lim 6194  df-suc 6195  df-iota 6312  df-fun 6354  df-fn 6355  df-f 6356  df-f1 6357  df-fo 6358  df-f1o 6359  df-fv 6360  df-isom 6361  df-riota 7106  df-ov 7151  df-oprab 7152  df-mpo 7153  df-om 7569  df-1st 7680  df-2nd 7681  df-wrecs 7938  df-recs 7999  df-rdg 8037  df-1o 8093  df-2o 8094  df-oadd 8097  df-omul 8098  df-er 8279  df-ec 8281  df-qs 8285  df-map 8398  df-en 8499  df-dom 8500  df-sdom 8501  df-fin 8502  df-sup 8895  df-inf 8896  df-oi 8963  df-dju 9319  df-card 9357  df-acn 9360  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11628  df-2 11689  df-3 11690  df-4 11691  df-5 11692  df-6 11693  df-7 11694  df-8 11695  df-9 11696  df-n0 11887  df-z 11971  df-dec 12088  df-uz 12233  df-q 12338  df-rp 12380  df-fz 12883  df-fzo 13024  df-fl 13152  df-mod 13228  df-seq 13360  df-exp 13420  df-hash 13681  df-cj 14448  df-re 14449  df-im 14450  df-sqrt 14584  df-abs 14585  df-clim 14835  df-sum 15033  df-dvds 15598  df-gcd 15834  df-prm 16006  df-pc 16164  df-ndx 16476  df-slot 16477  df-base 16479  df-sets 16480  df-ress 16481  df-plusg 16568  df-0g 16705  df-mgm 17842  df-sgrp 17890  df-mnd 17901  df-grp 18036  df-minusg 18037  df-sbg 18038  df-mulg 18155  df-subg 18206  df-eqg 18208  df-od 18576  df-gex 18577  df-cmn 18828  df-abl 18829  df-cyg 18917
This theorem is referenced by:  pgrple2abl  44245
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