Theorem oddvdssubg 19895

Description: The set of all elements whose order divides a fixed integer is a subgroup of any abelian group. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Apr-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
torsubg.1	⊢ 𝑂 = (od‘𝐺)
oddvdssubg.1	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
oddvdssubg	⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∈ (SubGrp‘𝐺))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝐺   𝑥,𝑁   𝑥,𝑂

Proof of Theorem oddvdssubg

Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ssrab2 4033	. . 3 ⊢ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ⊆ 𝐵
2	1	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ⊆ 𝐵)
3		fveq2 6867	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (0g‘𝐺) → (𝑂‘𝑥) = (𝑂‘(0g‘𝐺)))
4	3	breq1d 5110	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (0g‘𝐺) → ((𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁 ↔ (𝑂‘(0g‘𝐺)) ∥ 𝑁))
5		ablgrp 19825	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ Abel → 𝐺 ∈ Grp)
6	5	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝐺 ∈ Grp)
7		oddvdssubg.1	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
8		eqid 2762	. . . . . 6 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
9	7, 8	grpidcl 19007	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (0g‘𝐺) ∈ 𝐵)
10	6, 9	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (0g‘𝐺) ∈ 𝐵)
11		torsubg.1	. . . . . . 7 ⊢ 𝑂 = (od‘𝐺)
12	11, 8	od1 19599	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (𝑂‘(0g‘𝐺)) = 1)
13	6, 12	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑂‘(0g‘𝐺)) = 1)
14		1dvds 16304	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 1 ∥ 𝑁)
15	14	adantl 485	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 1 ∥ 𝑁)
16	13, 15	eqbrtrd 5122	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑂‘(0g‘𝐺)) ∥ 𝑁)
17	4, 10, 16	elrabd 3652	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (0g‘𝐺) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁})
18	17	ne0d 4294	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ≠ ∅)
19		fveq2 6867	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑂‘𝑥) = (𝑂‘𝑦))
20	19	breq1d 5110	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁 ↔ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁))
21	20	elrab 3650	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ↔ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁))
22		fveq2 6867	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑂‘𝑥) = (𝑂‘𝑧))
23	22	breq1d 5110	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁 ↔ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁))
24	23	elrab 3650	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ↔ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁))
25		fveq2 6867	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) → (𝑂‘𝑥) = (𝑂‘(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)))
26	25	breq1d 5110	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) → ((𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁 ↔ (𝑂‘(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) ∥ 𝑁))
27	6	adantr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → 𝐺 ∈ Grp)
28	27	adantr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → 𝐺 ∈ Grp)
29		simprl 780	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → 𝑦 ∈ 𝐵)
30	29	adantr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → 𝑦 ∈ 𝐵)
31		simprl 780	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → 𝑧 ∈ 𝐵)
32		eqid 2762	. . . . . . . . . 10 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
33	7, 32	grpcl 18983	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝐵)
34	28, 30, 31, 33	syl3anc 1390	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝐵)
35		simplll 784	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → 𝐺 ∈ Abel)
36		simpllr 785	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
37		eqid 2762	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (.g‘𝐺) = (.g‘𝐺)
38	7, 37, 32	mulgdi 19866	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑁(.g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) = ((𝑁(.g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑁(.g‘𝐺)𝑧)))
39	35, 36, 30, 31, 38	syl13anc 1391	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑁(.g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) = ((𝑁(.g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑁(.g‘𝐺)𝑧)))
40		simprr 782	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)
41	40	adantr 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)
42	7, 11, 37, 8	oddvds 19587	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁 ↔ (𝑁(.g‘𝐺)𝑦) = (0g‘𝐺)))
43	28, 30, 36, 42	syl3anc 1390	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → ((𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁 ↔ (𝑁(.g‘𝐺)𝑦) = (0g‘𝐺)))
44	41, 43	mpbid 234	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑁(.g‘𝐺)𝑦) = (0g‘𝐺))
45		simprr 782	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)
46	7, 11, 37, 8	oddvds 19587	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁 ↔ (𝑁(.g‘𝐺)𝑧) = (0g‘𝐺)))
47	28, 31, 36, 46	syl3anc 1390	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → ((𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁 ↔ (𝑁(.g‘𝐺)𝑧) = (0g‘𝐺)))
48	45, 47	mpbid 234	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑁(.g‘𝐺)𝑧) = (0g‘𝐺))
49	44, 48	oveq12d 7414	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → ((𝑁(.g‘𝐺)𝑦)(+g‘𝐺)(𝑁(.g‘𝐺)𝑧)) = ((0g‘𝐺)(+g‘𝐺)(0g‘𝐺)))
50	28, 9	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (0g‘𝐺) ∈ 𝐵)
51	7, 32, 8	grplid 19009	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (0g‘𝐺) ∈ 𝐵) → ((0g‘𝐺)(+g‘𝐺)(0g‘𝐺)) = (0g‘𝐺))
52	28, 50, 51	syl2anc 593	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → ((0g‘𝐺)(+g‘𝐺)(0g‘𝐺)) = (0g‘𝐺))
53	39, 49, 52	3eqtrd 2801	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑁(.g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) = (0g‘𝐺))
54	7, 11, 37, 8	oddvds 19587	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝐵 ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑂‘(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) ∥ 𝑁 ↔ (𝑁(.g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) = (0g‘𝐺)))
55	28, 34, 36, 54	syl3anc 1390	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → ((𝑂‘(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) ∥ 𝑁 ↔ (𝑁(.g‘𝐺)(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) = (0g‘𝐺)))
56	53, 55	mpbird 259	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑂‘(𝑦(+g‘𝐺)𝑧)) ∥ 𝑁)
57	26, 34, 56	elrabd 3652	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑧) ∥ 𝑁)) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁})
58	24, 57	sylan2b 603	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) ∧ 𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁}) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁})
59	58	ralrimiva 3154	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁})
60		fveq2 6867	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = ((invg‘𝐺)‘𝑦) → (𝑂‘𝑥) = (𝑂‘((invg‘𝐺)‘𝑦)))
61	60	breq1d 5110	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ((invg‘𝐺)‘𝑦) → ((𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁 ↔ (𝑂‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) ∥ 𝑁))
62		eqid 2762	. . . . . . . 8 ⊢ (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
63	7, 62	grpinvcl 19029	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝐵)
64	27, 29, 63	syl2anc 593	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝐵)
65	11, 62, 7	odinv 19601	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑂‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) = (𝑂‘𝑦))
66	27, 29, 65	syl2anc 593	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → (𝑂‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) = (𝑂‘𝑦))
67	66, 40	eqbrtrd 5122	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → (𝑂‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) ∥ 𝑁)
68	61, 64, 67	elrabd 3652	. . . . 5 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁})
69	59, 68	jca 519	. . . 4 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑂‘𝑦) ∥ 𝑁)) → (∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∧ ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁}))
70	21, 69	sylan2b 603	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁}) → (∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∧ ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁}))
71	70	ralrimiva 3154	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∧ ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁}))
72	7, 32, 62	issubg2 19183	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → ({𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ ({𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ⊆ 𝐵 ∧ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ≠ ∅ ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∧ ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁}))))
73	6, 72	syl 17	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ({𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ ({𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ⊆ 𝐵 ∧ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ≠ ∅ ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (∀𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∧ ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁}))))
74	2, 18, 71, 73	mpbir3and 1356	1 ⊢ ((𝐺 ∈ Abel ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → {𝑥 ∈ 𝐵 ∣ (𝑂‘𝑥) ∥ 𝑁} ∈ (SubGrp‘𝐺))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   ∧ w3a 1098   = wceq 1560   ∈ wcel 2142   ≠ wne 2957  ∀wral 3076  {crab 3414   ⊆ wss 3904  ∅c0 4285   class class class wbr 5100  ‘cfv 6521  (class class class)co 7396  1c1 11074  ℤcz 12568   ∥ cdvds 16286  Basecbs 17245  +_gcplusg 17286  0_gc0g 17468  Grpcgrp 18975  inv_gcminusg 18976  ._gcmg 19109  SubGrpcsubg 19162  odcod 19564  Abelcabl 19821

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1815  ax-4 1829  ax-5 1930  ax-6 1987  ax-7 2028  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5322  ax-pr 5390  ax-un 7718  ax-cnex 11129  ax-resscn 11130  ax-1cn 11131  ax-icn 11132  ax-addcl 11133  ax-addrcl 11134  ax-mulcl 11135  ax-mulrcl 11136  ax-mulcom 11137  ax-addass 11138  ax-mulass 11139  ax-distr 11140  ax-i2m1 11141  ax-1ne0 11142  ax-1rid 11143  ax-rnegex 11144  ax-rrecex 11145  ax-cnre 11146  ax-pre-lttri 11147  ax-pre-lttrn 11148  ax-pre-ltadd 11149  ax-pre-mulgt0 11150  ax-pre-sup 11151

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1099  df-3an 1100  df-tru 1563  df-fal 1573  df-ex 1800  df-nf 1804  df-sb 2091  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3456  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6288  df-ord 6349  df-on 6350  df-lim 6351  df-suc 6352  df-iota 6477  df-fun 6523  df-fn 6524  df-f 6525  df-f1 6526  df-fo 6527  df-f1o 6528  df-fv 6529  df-riota 7353  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-om 7847  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8381  df-er 8678  df-en 8928  df-dom 8929  df-sdom 8930  df-sup 9388  df-inf 9389  df-pnf 11218  df-mnf 11219  df-xr 11220  df-ltxr 11221  df-le 11222  df-sub 11416  df-neg 11417  df-div 11845  df-nn 12211  df-2 12280  df-3 12281  df-n0 12482  df-z 12569  df-uz 12840  df-rp 12994  df-fz 13513  df-fzo 13660  df-fl 13802  df-mod 13880  df-seq 14015  df-exp 14075  df-cj 15126  df-re 15127  df-im 15128  df-sqrt 15262  df-abs 15263  df-dvds 16287  df-gcd 16529  df-sets 17200  df-slot 17218  df-ndx 17230  df-base 17246  df-ress 17267  df-plusg 17299  df-0g 17470  df-mgm 18674  df-sgrp 18753  df-mnd 18769  df-grp 18978  df-minusg 18979  df-sbg 18980  df-mulg 19110  df-subg 19165  df-od 19568  df-cmn 19822  df-abl 19823

This theorem is referenced by:  ablfacrplem  20107  ablfacrp  20108  ablfacrp2  20109  ablfac1b  20112