Theorem odcau 18463

Description: Cauchy's theorem for the order of an element in a group. A finite group whose order divides a prime 𝑃 contains an element of order 𝑃. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Jan-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
odcau.x	⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
odcau.o	⊢ 𝑂 = (od‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
odcau	⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → ∃𝑔 ∈ 𝑋 (𝑂‘𝑔) = 𝑃)

Distinct variable groups:   𝑔,𝐺   𝑃,𝑔   𝑔,𝑋

Allowed substitution hint:   𝑂(𝑔)

Proof of Theorem odcau

Dummy variable 𝑠 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		odcau.x	. . 3 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
2		simpl1 1184	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → 𝐺 ∈ Grp)
3		simpl2 1185	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → 𝑋 ∈ Fin)
4		simpl3 1186	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → 𝑃 ∈ ℙ)
5		1nn0 11767	. . . 4 ⊢ 1 ∈ ℕ0
6	5	a1i 11	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → 1 ∈ ℕ0)
7		prmnn 15851	. . . . . . 7 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
8	4, 7	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → 𝑃 ∈ ℕ)
9	8	nncnd 11508	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → 𝑃 ∈ ℂ)
10	9	exp1d 13359	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → (𝑃↑1) = 𝑃)
11		simpr 485	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → 𝑃 ∥ (♯‘𝑋))
12	10, 11	eqbrtrd 4990	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → (𝑃↑1) ∥ (♯‘𝑋))
13	1, 2, 3, 4, 6, 12	sylow1 18462	. 2 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → ∃𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)(♯‘𝑠) = (𝑃↑1))
14	10	eqeq2d 2807	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → ((♯‘𝑠) = (𝑃↑1) ↔ (♯‘𝑠) = 𝑃))
15	14	adantr 481	. . . 4 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((♯‘𝑠) = (𝑃↑1) ↔ (♯‘𝑠) = 𝑃))
16		fvex 6558	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (0g‘𝐺) ∈ V
17		hashsng 13583	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((0g‘𝐺) ∈ V → (♯‘{(0g‘𝐺)}) = 1)
18	16, 17	ax-mp 5	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (♯‘{(0g‘𝐺)}) = 1
19		simprr 769	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → (♯‘𝑠) = 𝑃)
20	4	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → 𝑃 ∈ ℙ)
21		prmuz2 15873	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
22	20, 21	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
23	19, 22	eqeltrd 2885	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → (♯‘𝑠) ∈ (ℤ≥‘2))
24		eluz2gt1 12173	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((♯‘𝑠) ∈ (ℤ≥‘2) → 1 < (♯‘𝑠))
25	23, 24	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → 1 < (♯‘𝑠))
26	18, 25	eqbrtrid 5003	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → (♯‘{(0g‘𝐺)}) < (♯‘𝑠))
27		snfi 8449	. . . . . . . . . . 11 ⊢ {(0g‘𝐺)} ∈ Fin
28	3	adantr 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → 𝑋 ∈ Fin)
29	1	subgss 18038	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑠 ⊆ 𝑋)
30	29	ad2antrl 724	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → 𝑠 ⊆ 𝑋)
31	28, 30	ssfid 8594	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → 𝑠 ∈ Fin)
32		hashsdom 13594	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (({(0g‘𝐺)} ∈ Fin ∧ 𝑠 ∈ Fin) → ((♯‘{(0g‘𝐺)}) < (♯‘𝑠) ↔ {(0g‘𝐺)} ≺ 𝑠))
33	27, 31, 32	sylancr 587	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → ((♯‘{(0g‘𝐺)}) < (♯‘𝑠) ↔ {(0g‘𝐺)} ≺ 𝑠))
34	26, 33	mpbid 233	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → {(0g‘𝐺)} ≺ 𝑠)
35		sdomdif 8519	. . . . . . . . 9 ⊢ ({(0g‘𝐺)} ≺ 𝑠 → (𝑠 ∖ {(0g‘𝐺)}) ≠ ∅)
36	34, 35	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → (𝑠 ∖ {(0g‘𝐺)}) ≠ ∅)
37		n0 4236	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑠 ∖ {(0g‘𝐺)}) ≠ ∅ ↔ ∃𝑔 𝑔 ∈ (𝑠 ∖ {(0g‘𝐺)}))
38	36, 37	sylib 219	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → ∃𝑔 𝑔 ∈ (𝑠 ∖ {(0g‘𝐺)}))
39		eldifsn 4632	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑔 ∈ (𝑠 ∖ {(0g‘𝐺)}) ↔ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))
40	30	adantrr 713	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → 𝑠 ⊆ 𝑋)
41		simprrl 777	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → 𝑔 ∈ 𝑠)
42	40, 41	sseldd 3896	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → 𝑔 ∈ 𝑋)
43		simprrr 778	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → 𝑔 ≠ (0g‘𝐺))
44		simprll 775	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺))
45	31	adantrr 713	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → 𝑠 ∈ Fin)
46		odcau.o	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ 𝑂 = (od‘𝐺)
47	46	odsubdvds 18430	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑠 ∈ Fin ∧ 𝑔 ∈ 𝑠) → (𝑂‘𝑔) ∥ (♯‘𝑠))
48	44, 45, 41, 47	syl3anc 1364	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (𝑂‘𝑔) ∥ (♯‘𝑠))
49		simprlr 776	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (♯‘𝑠) = 𝑃)
50	48, 49	breqtrd 4994	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (𝑂‘𝑔) ∥ 𝑃)
51	2	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → 𝐺 ∈ Grp)
52	3	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → 𝑋 ∈ Fin)
53	1, 46	odcl2 18426	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑔 ∈ 𝑋) → (𝑂‘𝑔) ∈ ℕ)
54	51, 52, 42, 53	syl3anc 1364	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (𝑂‘𝑔) ∈ ℕ)
55		dvdsprime 15864	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑂‘𝑔) ∈ ℕ) → ((𝑂‘𝑔) ∥ 𝑃 ↔ ((𝑂‘𝑔) = 𝑃 ∨ (𝑂‘𝑔) = 1)))
56	4, 54, 55	syl2an2r 681	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → ((𝑂‘𝑔) ∥ 𝑃 ↔ ((𝑂‘𝑔) = 𝑃 ∨ (𝑂‘𝑔) = 1)))
57	50, 56	mpbid 233	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → ((𝑂‘𝑔) = 𝑃 ∨ (𝑂‘𝑔) = 1))
58	57	ord 859	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (¬ (𝑂‘𝑔) = 𝑃 → (𝑂‘𝑔) = 1))
59		eqid 2797	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
60	46, 59, 1	odeq1 18421	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑔 ∈ 𝑋) → ((𝑂‘𝑔) = 1 ↔ 𝑔 = (0g‘𝐺)))
61	2, 42, 60	syl2an2r 681	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → ((𝑂‘𝑔) = 1 ↔ 𝑔 = (0g‘𝐺)))
62	58, 61	sylibd 240	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (¬ (𝑂‘𝑔) = 𝑃 → 𝑔 = (0g‘𝐺)))
63	62	necon1ad 3003	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (𝑔 ≠ (0g‘𝐺) → (𝑂‘𝑔) = 𝑃))
64	43, 63	mpd 15	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (𝑂‘𝑔) = 𝑃)
65	42, 64	jca 512	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃) ∧ (𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)))) → (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ (𝑂‘𝑔) = 𝑃))
66	65	expr 457	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → ((𝑔 ∈ 𝑠 ∧ 𝑔 ≠ (0g‘𝐺)) → (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ (𝑂‘𝑔) = 𝑃)))
67	39, 66	syl5bi 243	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → (𝑔 ∈ (𝑠 ∖ {(0g‘𝐺)}) → (𝑔 ∈ 𝑋 ∧ (𝑂‘𝑔) = 𝑃)))
68	67	eximdv 1899	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → (∃𝑔 𝑔 ∈ (𝑠 ∖ {(0g‘𝐺)}) → ∃𝑔(𝑔 ∈ 𝑋 ∧ (𝑂‘𝑔) = 𝑃)))
69	38, 68	mpd 15	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → ∃𝑔(𝑔 ∈ 𝑋 ∧ (𝑂‘𝑔) = 𝑃))
70		df-rex 3113	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑔 ∈ 𝑋 (𝑂‘𝑔) = 𝑃 ↔ ∃𝑔(𝑔 ∈ 𝑋 ∧ (𝑂‘𝑔) = 𝑃))
71	69, 70	sylibr 235	. . . . 5 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (♯‘𝑠) = 𝑃)) → ∃𝑔 ∈ 𝑋 (𝑂‘𝑔) = 𝑃)
72	71	expr 457	. . . 4 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((♯‘𝑠) = 𝑃 → ∃𝑔 ∈ 𝑋 (𝑂‘𝑔) = 𝑃))
73	15, 72	sylbid 241	. . 3 ⊢ ((((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) ∧ 𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((♯‘𝑠) = (𝑃↑1) → ∃𝑔 ∈ 𝑋 (𝑂‘𝑔) = 𝑃))
74	73	rexlimdva 3249	. 2 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → (∃𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺)(♯‘𝑠) = (𝑃↑1) → ∃𝑔 ∈ 𝑋 (𝑂‘𝑔) = 𝑃))
75	13, 74	mpd 15	1 ⊢ (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ ℙ) ∧ 𝑃 ∥ (♯‘𝑋)) → ∃𝑔 ∈ 𝑋 (𝑂‘𝑔) = 𝑃)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 207   ∧ wa 396   ∨ wo 842   ∧ w3a 1080   = wceq 1525  ∃wex 1765   ∈ wcel 2083   ≠ wne 2986  ∃wrex 3108  Vcvv 3440   ∖ cdif 3862   ⊆ wss 3865  ∅c0 4217  {csn 4478   class class class wbr 4968  ‘cfv 6232  (class class class)co 7023   ≺ csdm 8363  Fincfn 8364  1c1 10391   < clt 10528  ℕcn 11492  2c2 11546  ℕ₀cn0 11751  ℤ_≥cuz 12097  ↑cexp 13283  ♯chash 13544   ∥ cdvds 15444  ℙcprime 15848  Basecbs 16316  0_gc0g 16546  Grpcgrp 17865  SubGrpcsubg 18031  odcod 18387

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1781  ax-4 1795  ax-5 1892  ax-6 1951  ax-7 1996  ax-8 2085  ax-9 2093  ax-10 2114  ax-11 2128  ax-12 2143  ax-13 2346  ax-ext 2771  ax-rep 5088  ax-sep 5101  ax-nul 5108  ax-pow 5164  ax-pr 5228  ax-un 7326  ax-inf2 8957  ax-cnex 10446  ax-resscn 10447  ax-1cn 10448  ax-icn 10449  ax-addcl 10450  ax-addrcl 10451  ax-mulcl 10452  ax-mulrcl 10453  ax-mulcom 10454  ax-addass 10455  ax-mulass 10456  ax-distr 10457  ax-i2m1 10458  ax-1ne0 10459  ax-1rid 10460  ax-rnegex 10461  ax-rrecex 10462  ax-cnre 10463  ax-pre-lttri 10464  ax-pre-lttrn 10465  ax-pre-ltadd 10466  ax-pre-mulgt0 10467  ax-pre-sup 10468

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1528  df-fal 1538  df-ex 1766  df-nf 1770  df-sb 2045  df-mo 2578  df-eu 2614  df-clab 2778  df-cleq 2790  df-clel 2865  df-nfc 2937  df-ne 2987  df-nel 3093  df-ral 3112  df-rex 3113  df-reu 3114  df-rmo 3115  df-rab 3116  df-v 3442  df-sbc 3712  df-csb 3818  df-dif 3868  df-un 3870  df-in 3872  df-ss 3880  df-pss 3882  df-nul 4218  df-if 4388  df-pw 4461  df-sn 4479  df-pr 4481  df-tp 4483  df-op 4485  df-uni 4752  df-int 4789  df-iun 4833  df-disj 4937  df-br 4969  df-opab 5031  df-mpt 5048  df-tr 5071  df-id 5355  df-eprel 5360  df-po 5369  df-so 5370  df-fr 5409  df-se 5410  df-we 5411  df-xp 5456  df-rel 5457  df-cnv 5458  df-co 5459  df-dm 5460  df-rn 5461  df-res 5462  df-ima 5463  df-pred 6030  df-ord 6076  df-on 6077  df-lim 6078  df-suc 6079  df-iota 6196  df-fun 6234  df-fn 6235  df-f 6236  df-f1 6237  df-fo 6238  df-f1o 6239  df-fv 6240  df-isom 6241  df-riota 6984  df-ov 7026  df-oprab 7027  df-mpo 7028  df-om 7444  df-1st 7552  df-2nd 7553  df-wrecs 7805  df-recs 7867  df-rdg 7905  df-1o 7960  df-2o 7961  df-oadd 7964  df-omul 7965  df-er 8146  df-ec 8148  df-qs 8152  df-map 8265  df-en 8365  df-dom 8366  df-sdom 8367  df-fin 8368  df-sup 8759  df-inf 8760  df-oi 8827  df-dju 9183  df-card 9221  df-acn 9224  df-pnf 10530  df-mnf 10531  df-xr 10532  df-ltxr 10533  df-le 10534  df-sub 10725  df-neg 10726  df-div 11152  df-nn 11493  df-2 11554  df-3 11555  df-n0 11752  df-xnn0 11822  df-z 11836  df-uz 12098  df-q 12202  df-rp 12244  df-fz 12747  df-fzo 12888  df-fl 13016  df-mod 13092  df-seq 13224  df-exp 13284  df-fac 13488  df-bc 13517  df-hash 13545  df-cj 14296  df-re 14297  df-im 14298  df-sqrt 14432  df-abs 14433  df-clim 14683  df-sum 14881  df-dvds 15445  df-gcd 15681  df-prm 15849  df-pc 16007  df-ndx 16319  df-slot 16320  df-base 16322  df-sets 16323  df-ress 16324  df-plusg 16411  df-0g 16548  df-mgm 17685  df-sgrp 17727  df-mnd 17738  df-submnd 17779  df-grp 17868  df-minusg 17869  df-sbg 17870  df-mulg 17986  df-subg 18034  df-eqg 18036  df-ga 18165  df-od 18391

This theorem is referenced by:  pgpfi  18464  ablfacrplem  18908