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

Theorem prmgrpsimpgd 19214
Description: A group of prime order is simple. (Contributed by Rohan Ridenour, 3-Aug-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
prmgrpsimpgd.1 𝐵 = (Base‘𝐺)
prmgrpsimpgd.2 (𝜑𝐺 ∈ Grp)
prmgrpsimpgd.3 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)
Assertion
Ref Expression
prmgrpsimpgd (𝜑𝐺 ∈ SimpGrp)

Proof of Theorem prmgrpsimpgd
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 prmgrpsimpgd.1 . 2 𝐵 = (Base‘𝐺)
2 eqid 2821 . 2 (0g𝐺) = (0g𝐺)
3 prmgrpsimpgd.2 . 2 (𝜑𝐺 ∈ Grp)
4 fveq2 6643 . . . . . 6 ({(0g𝐺)} = 𝐵 → (♯‘{(0g𝐺)}) = (♯‘𝐵))
54adantl 485 . . . . 5 ((𝜑 ∧ {(0g𝐺)} = 𝐵) → (♯‘{(0g𝐺)}) = (♯‘𝐵))
62fvexi 6657 . . . . . 6 (0g𝐺) ∈ V
7 hashsng 13714 . . . . . 6 ((0g𝐺) ∈ V → (♯‘{(0g𝐺)}) = 1)
86, 7mp1i 13 . . . . 5 ((𝜑 ∧ {(0g𝐺)} = 𝐵) → (♯‘{(0g𝐺)}) = 1)
95, 8eqtr3d 2858 . . . 4 ((𝜑 ∧ {(0g𝐺)} = 𝐵) → (♯‘𝐵) = 1)
10 prmgrpsimpgd.3 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)
1110adantr 484 . . . 4 ((𝜑 ∧ {(0g𝐺)} = 𝐵) → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)
129, 11eqeltrrd 2913 . . 3 ((𝜑 ∧ {(0g𝐺)} = 𝐵) → 1 ∈ ℙ)
13 1nprm 16000 . . . 4 ¬ 1 ∈ ℙ
1413a1i 11 . . 3 ((𝜑 ∧ {(0g𝐺)} = 𝐵) → ¬ 1 ∈ ℙ)
1512, 14pm2.65da 816 . 2 (𝜑 → ¬ {(0g𝐺)} = 𝐵)
16 nsgsubg 18288 . . 3 (𝑥 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺))
17 eqid 2821 . . . . . . . 8 (♯‘𝐵) = (♯‘𝐵)
181fvexi 6657 . . . . . . . . . 10 𝐵 ∈ V
1918a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ V)
20 prmnn 15995 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝐵) ∈ ℙ → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
2110, 20syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ)
2221nnnn0d 11933 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (♯‘𝐵) ∈ ℕ0)
23 hashvnfin 13705 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ V ∧ (♯‘𝐵) ∈ ℕ0) → ((♯‘𝐵) = (♯‘𝐵) → 𝐵 ∈ Fin))
2419, 22, 23syl2anc 587 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((♯‘𝐵) = (♯‘𝐵) → 𝐵 ∈ Fin))
2517, 24mpi 20 . . . . . . 7 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
2625ad2antrr 725 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = (♯‘𝐵)) → 𝐵 ∈ Fin)
271subgss 18258 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑥𝐵)
2827ad2antlr 726 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = (♯‘𝐵)) → 𝑥𝐵)
29 simpr 488 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = (♯‘𝐵)) → (♯‘𝑥) = (♯‘𝐵))
3026, 28, 29phphashrd 13809 . . . . 5 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = (♯‘𝐵)) → 𝑥 = 𝐵)
3130olcd 871 . . . 4 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = (♯‘𝐵)) → (𝑥 = {(0g𝐺)} ∨ 𝑥 = 𝐵))
32 simpr 488 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = 1) → (♯‘𝑥) = 1)
332subg0cl 18265 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (0g𝐺) ∈ 𝑥)
3433ad2antlr 726 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = 1) → (0g𝐺) ∈ 𝑥)
35 vex 3474 . . . . . . 7 𝑥 ∈ V
3635a1i 11 . . . . . 6 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = 1) → 𝑥 ∈ V)
3732, 34, 36hash1elsn 13716 . . . . 5 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = 1) → 𝑥 = {(0g𝐺)})
3837orcd 870 . . . 4 (((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ (♯‘𝑥) = 1) → (𝑥 = {(0g𝐺)} ∨ 𝑥 = 𝐵))
391lagsubg 18320 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (♯‘𝑥) ∥ (♯‘𝐵))
4025, 39sylan2 595 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝜑) → (♯‘𝑥) ∥ (♯‘𝐵))
4140ancoms 462 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (♯‘𝑥) ∥ (♯‘𝐵))
4210adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (♯‘𝐵) ∈ ℙ)
4325adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝐵 ∈ Fin)
4427adantl 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝑥𝐵)
4543, 44ssfid 8717 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝑥 ∈ Fin)
46 hashcl 13701 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ Fin → (♯‘𝑥) ∈ ℕ0)
4745, 46syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (♯‘𝑥) ∈ ℕ0)
4833adantl 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (0g𝐺) ∈ 𝑥)
4935a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝑥 ∈ V)
5048, 49hashelne0d 13713 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ¬ (♯‘𝑥) = 0)
5150neqned 3014 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (♯‘𝑥) ≠ 0)
52 elnnne0 11889 . . . . . . 7 ((♯‘𝑥) ∈ ℕ ↔ ((♯‘𝑥) ∈ ℕ0 ∧ (♯‘𝑥) ≠ 0))
5347, 51, 52sylanbrc 586 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (♯‘𝑥) ∈ ℕ)
54 dvdsprime 16008 . . . . . 6 (((♯‘𝐵) ∈ ℙ ∧ (♯‘𝑥) ∈ ℕ) → ((♯‘𝑥) ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝑥) = (♯‘𝐵) ∨ (♯‘𝑥) = 1)))
5542, 53, 54syl2anc 587 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((♯‘𝑥) ∥ (♯‘𝐵) ↔ ((♯‘𝑥) = (♯‘𝐵) ∨ (♯‘𝑥) = 1)))
5641, 55mpbid 235 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((♯‘𝑥) = (♯‘𝐵) ∨ (♯‘𝑥) = 1))
5731, 38, 56mpjaodan 956 . . 3 ((𝜑𝑥 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑥 = {(0g𝐺)} ∨ 𝑥 = 𝐵))
5816, 57sylan2 595 . 2 ((𝜑𝑥 ∈ (NrmSGrp‘𝐺)) → (𝑥 = {(0g𝐺)} ∨ 𝑥 = 𝐵))
591, 2, 3, 15, 582nsgsimpgd 19202 1 (𝜑𝐺 ∈ SimpGrp)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 399  wo 844   = wceq 1538  wcel 2115  wne 3007  Vcvv 3471  wss 3910  {csn 4540   class class class wbr 5039  cfv 6328  Fincfn 8484  0cc0 10514  1c1 10515  cn 11615  0cn0 11875  chash 13674  cdvds 15586  cprime 15992  Basecbs 16461  0gc0g 16691  Grpcgrp 18081  SubGrpcsubg 18251  NrmSGrpcnsg 18252  SimpGrpcsimpg 19190
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2178  ax-ext 2793  ax-rep 5163  ax-sep 5176  ax-nul 5183  ax-pow 5239  ax-pr 5303  ax-un 7436  ax-inf2 9080  ax-cnex 10570  ax-resscn 10571  ax-1cn 10572  ax-icn 10573  ax-addcl 10574  ax-addrcl 10575  ax-mulcl 10576  ax-mulrcl 10577  ax-mulcom 10578  ax-addass 10579  ax-mulass 10580  ax-distr 10581  ax-i2m1 10582  ax-1ne0 10583  ax-1rid 10584  ax-rnegex 10585  ax-rrecex 10586  ax-cnre 10587  ax-pre-lttri 10588  ax-pre-lttrn 10589  ax-pre-ltadd 10590  ax-pre-mulgt0 10591  ax-pre-sup 10592
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2623  df-eu 2654  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2892  df-nfc 2960  df-ne 3008  df-nel 3112  df-ral 3131  df-rex 3132  df-reu 3133  df-rmo 3134  df-rab 3135  df-v 3473  df-sbc 3750  df-csb 3858  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4267  df-if 4441  df-pw 4514  df-sn 4541  df-pr 4543  df-tp 4545  df-op 4547  df-uni 4812  df-int 4850  df-iun 4894  df-disj 5005  df-br 5040  df-opab 5102  df-mpt 5120  df-tr 5146  df-id 5433  df-eprel 5438  df-po 5447  df-so 5448  df-fr 5487  df-se 5488  df-we 5489  df-xp 5534  df-rel 5535  df-cnv 5536  df-co 5537  df-dm 5538  df-rn 5539  df-res 5540  df-ima 5541  df-pred 6121  df-ord 6167  df-on 6168  df-lim 6169  df-suc 6170  df-iota 6287  df-fun 6330  df-fn 6331  df-f 6332  df-f1 6333  df-fo 6334  df-f1o 6335  df-fv 6336  df-isom 6337  df-riota 7088  df-ov 7133  df-oprab 7134  df-mpo 7135  df-om 7556  df-1st 7664  df-2nd 7665  df-wrecs 7922  df-recs 7983  df-rdg 8021  df-1o 8077  df-2o 8078  df-oadd 8081  df-er 8264  df-ec 8266  df-qs 8270  df-map 8383  df-en 8485  df-dom 8486  df-sdom 8487  df-fin 8488  df-sup 8882  df-oi 8950  df-card 9344  df-pnf 10654  df-mnf 10655  df-xr 10656  df-ltxr 10657  df-le 10658  df-sub 10849  df-neg 10850  df-div 11275  df-nn 11616  df-2 11678  df-3 11679  df-n0 11876  df-z 11960  df-uz 12222  df-rp 12368  df-fz 12876  df-fzo 13017  df-seq 13353  df-exp 13414  df-hash 13675  df-cj 14437  df-re 14438  df-im 14439  df-sqrt 14573  df-abs 14574  df-clim 14824  df-sum 15022  df-dvds 15587  df-prm 15993  df-ndx 16464  df-slot 16465  df-base 16467  df-sets 16468  df-ress 16469  df-plusg 16556  df-0g 16693  df-mgm 17830  df-sgrp 17879  df-mnd 17890  df-grp 18084  df-minusg 18085  df-sbg 18086  df-subg 18254  df-nsg 18255  df-eqg 18256  df-simpg 19191
This theorem is referenced by:  ablsimpgd  19216  prmsimpcyc  30863
  Copyright terms: Public domain W3C validator