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Theorem lt6abl 18296
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 17451 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ≠ ∅)
32adantr 481 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → 𝐵 ≠ ∅)
4 6re 11101 . . . . . . . 8 6 ∈ ℝ
5 rexr 10085 . . . . . . . 8 (6 ∈ ℝ → 6 ∈ ℝ*)
6 pnfnlt 11962 . . . . . . . 8 (6 ∈ ℝ* → ¬ +∞ < 6)
74, 5, 6mp2b 10 . . . . . . 7 ¬ +∞ < 6
8 fvex 6201 . . . . . . . . . . . . 13 (Base‘𝐺) ∈ V
91, 8eqeltri 2697 . . . . . . . . . . . 12 𝐵 ∈ V
109a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ∈ V)
11 hashinf 13122 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ V ∧ ¬ 𝐵 ∈ Fin) → (#‘𝐵) = +∞)
1210, 11sylan 488 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ¬ 𝐵 ∈ Fin) → (#‘𝐵) = +∞)
1312breq1d 4663 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ¬ 𝐵 ∈ Fin) → ((#‘𝐵) < 6 ↔ +∞ < 6))
1413biimpd 219 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ¬ 𝐵 ∈ Fin) → ((#‘𝐵) < 6 → +∞ < 6))
1514impancom 456 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → (¬ 𝐵 ∈ Fin → +∞ < 6))
167, 15mt3i 141 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → 𝐵 ∈ Fin)
17 hashnncl 13157 . . . . . 6 (𝐵 ∈ Fin → ((#‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
1816, 17syl 17 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → ((#‘𝐵) ∈ ℕ ↔ 𝐵 ≠ ∅))
193, 18mpbird 247 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → (#‘𝐵) ∈ ℕ)
20 nnuz 11723 . . . 4 ℕ = (ℤ‘1)
2119, 20syl6eleq 2711 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → (#‘𝐵) ∈ (ℤ‘1))
22 6nn 11189 . . . . 5 6 ∈ ℕ
2322nnzi 11401 . . . 4 6 ∈ ℤ
2423a1i 11 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → 6 ∈ ℤ)
25 simpr 477 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → (#‘𝐵) < 6)
26 elfzo2 12473 . . 3 ((#‘𝐵) ∈ (1..^6) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (ℤ‘1) ∧ 6 ∈ ℤ ∧ (#‘𝐵) < 6))
2721, 24, 25, 26syl3anbrc 1246 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → (#‘𝐵) ∈ (1..^6))
28 df-6 11083 . . . . . . 7 6 = (5 + 1)
2928oveq2i 6661 . . . . . 6 (1..^6) = (1..^(5 + 1))
3029eleq2i 2693 . . . . 5 ((#‘𝐵) ∈ (1..^6) ↔ (#‘𝐵) ∈ (1..^(5 + 1)))
31 5nn 11188 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ
3231, 20eleqtri 2699 . . . . . 6 5 ∈ (ℤ‘1)
33 fzosplitsni 12579 . . . . . 6 (5 ∈ (ℤ‘1) → ((#‘𝐵) ∈ (1..^(5 + 1)) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^5) ∨ (#‘𝐵) = 5)))
3432, 33ax-mp 5 . . . . 5 ((#‘𝐵) ∈ (1..^(5 + 1)) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^5) ∨ (#‘𝐵) = 5))
3530, 34bitri 264 . . . 4 ((#‘𝐵) ∈ (1..^6) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^5) ∨ (#‘𝐵) = 5))
36 df-5 11082 . . . . . . . . 9 5 = (4 + 1)
3736oveq2i 6661 . . . . . . . 8 (1..^5) = (1..^(4 + 1))
3837eleq2i 2693 . . . . . . 7 ((#‘𝐵) ∈ (1..^5) ↔ (#‘𝐵) ∈ (1..^(4 + 1)))
39 4nn 11187 . . . . . . . . 9 4 ∈ ℕ
4039, 20eleqtri 2699 . . . . . . . 8 4 ∈ (ℤ‘1)
41 fzosplitsni 12579 . . . . . . . 8 (4 ∈ (ℤ‘1) → ((#‘𝐵) ∈ (1..^(4 + 1)) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^4) ∨ (#‘𝐵) = 4)))
4240, 41ax-mp 5 . . . . . . 7 ((#‘𝐵) ∈ (1..^(4 + 1)) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^4) ∨ (#‘𝐵) = 4))
4338, 42bitri 264 . . . . . 6 ((#‘𝐵) ∈ (1..^5) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^4) ∨ (#‘𝐵) = 4))
44 df-4 11081 . . . . . . . . . . 11 4 = (3 + 1)
4544oveq2i 6661 . . . . . . . . . 10 (1..^4) = (1..^(3 + 1))
4645eleq2i 2693 . . . . . . . . 9 ((#‘𝐵) ∈ (1..^4) ↔ (#‘𝐵) ∈ (1..^(3 + 1)))
47 3nn 11186 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℕ
4847, 20eleqtri 2699 . . . . . . . . . 10 3 ∈ (ℤ‘1)
49 fzosplitsni 12579 . . . . . . . . . 10 (3 ∈ (ℤ‘1) → ((#‘𝐵) ∈ (1..^(3 + 1)) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^3) ∨ (#‘𝐵) = 3)))
5048, 49ax-mp 5 . . . . . . . . 9 ((#‘𝐵) ∈ (1..^(3 + 1)) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^3) ∨ (#‘𝐵) = 3))
5146, 50bitri 264 . . . . . . . 8 ((#‘𝐵) ∈ (1..^4) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^3) ∨ (#‘𝐵) = 3))
52 df-3 11080 . . . . . . . . . . . . 13 3 = (2 + 1)
5352oveq2i 6661 . . . . . . . . . . . 12 (1..^3) = (1..^(2 + 1))
5453eleq2i 2693 . . . . . . . . . . 11 ((#‘𝐵) ∈ (1..^3) ↔ (#‘𝐵) ∈ (1..^(2 + 1)))
55 2eluzge1 11734 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ (ℤ‘1)
56 fzosplitsni 12579 . . . . . . . . . . . 12 (2 ∈ (ℤ‘1) → ((#‘𝐵) ∈ (1..^(2 + 1)) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^2) ∨ (#‘𝐵) = 2)))
5755, 56ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ((#‘𝐵) ∈ (1..^(2 + 1)) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^2) ∨ (#‘𝐵) = 2))
5854, 57bitri 264 . . . . . . . . . 10 ((#‘𝐵) ∈ (1..^3) ↔ ((#‘𝐵) ∈ (1..^2) ∨ (#‘𝐵) = 2))
59 elsni 4194 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((#‘𝐵) ∈ {1} → (#‘𝐵) = 1)
60 fzo12sn 12551 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (1..^2) = {1}
6159, 60eleq2s 2719 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((#‘𝐵) ∈ (1..^2) → (#‘𝐵) = 1)
6261adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ (1..^2)) → (#‘𝐵) = 1)
63 hash1 13192 . . . . . . . . . . . . . . 15 (#‘1𝑜) = 1
6462, 63syl6eqr 2674 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ (1..^2)) → (#‘𝐵) = (#‘1𝑜))
65 1nn0 11308 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1 ∈ ℕ0
6662, 65syl6eqel 2709 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ (1..^2)) → (#‘𝐵) ∈ ℕ0)
67 hashclb 13149 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐵 ∈ V → (𝐵 ∈ Fin ↔ (#‘𝐵) ∈ ℕ0))
689, 67ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐵 ∈ Fin ↔ (#‘𝐵) ∈ ℕ0)
6966, 68sylibr 224 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ (1..^2)) → 𝐵 ∈ Fin)
70 1onn 7719 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1𝑜 ∈ ω
71 nnfi 8153 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1𝑜 ∈ ω → 1𝑜 ∈ Fin)
7270, 71ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15 1𝑜 ∈ Fin
73 hashen 13135 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐵 ∈ Fin ∧ 1𝑜 ∈ Fin) → ((#‘𝐵) = (#‘1𝑜) ↔ 𝐵 ≈ 1𝑜))
7469, 72, 73sylancl 694 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ (1..^2)) → ((#‘𝐵) = (#‘1𝑜) ↔ 𝐵 ≈ 1𝑜))
7564, 74mpbid 222 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ (1..^2)) → 𝐵 ≈ 1𝑜)
7610cyg 18294 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ≈ 1𝑜) → 𝐺 ∈ CycGrp)
77 cygabl 18292 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐺 ∈ CycGrp → 𝐺 ∈ Abel)
7876, 77syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ≈ 1𝑜) → 𝐺 ∈ Abel)
7975, 78syldan 487 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ (1..^2)) → 𝐺 ∈ Abel)
8079ex 450 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) ∈ (1..^2) → 𝐺 ∈ Abel))
81 id 22 . . . . . . . . . . . . 13 ((#‘𝐵) = 2 → (#‘𝐵) = 2)
82 2prm 15405 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℙ
8381, 82syl6eqel 2709 . . . . . . . . . . . 12 ((#‘𝐵) = 2 → (#‘𝐵) ∈ ℙ)
841prmcyg 18295 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ ℙ) → 𝐺 ∈ CycGrp)
8584, 77syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ ℙ) → 𝐺 ∈ Abel)
8685ex 450 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) ∈ ℙ → 𝐺 ∈ Abel))
8783, 86syl5 34 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) = 2 → 𝐺 ∈ Abel))
8880, 87jaod 395 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ Grp → (((#‘𝐵) ∈ (1..^2) ∨ (#‘𝐵) = 2) → 𝐺 ∈ Abel))
8958, 88syl5bi 232 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) ∈ (1..^3) → 𝐺 ∈ Abel))
90 id 22 . . . . . . . . . . 11 ((#‘𝐵) = 3 → (#‘𝐵) = 3)
91 3prm 15406 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℙ
9290, 91syl6eqel 2709 . . . . . . . . . 10 ((#‘𝐵) = 3 → (#‘𝐵) ∈ ℙ)
9392, 86syl5 34 . . . . . . . . 9 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) = 3 → 𝐺 ∈ Abel))
9489, 93jaod 395 . . . . . . . 8 (𝐺 ∈ Grp → (((#‘𝐵) ∈ (1..^3) ∨ (#‘𝐵) = 3) → 𝐺 ∈ Abel))
9551, 94syl5bi 232 . . . . . . 7 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) ∈ (1..^4) → 𝐺 ∈ Abel))
96 simpl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → 𝐺 ∈ Grp)
97 2z 11409 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℤ
98 eqid 2622 . . . . . . . . . . . 12 (gEx‘𝐺) = (gEx‘𝐺)
99 eqid 2622 . . . . . . . . . . . 12 (od‘𝐺) = (od‘𝐺)
1001, 98, 99gexdvds2 18000 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 2 ∈ ℤ) → ((gEx‘𝐺) ∥ 2 ↔ ∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2))
10196, 97, 100sylancl 694 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → ((gEx‘𝐺) ∥ 2 ↔ ∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2))
1021, 98gex2abl 18254 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (gEx‘𝐺) ∥ 2) → 𝐺 ∈ Abel)
103102ex 450 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ Grp → ((gEx‘𝐺) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
104103adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → ((gEx‘𝐺) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
105101, 104sylbird 250 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → (∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
106 rexnal 2995 . . . . . . . . . 10 (∃𝑥𝐵 ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2 ↔ ¬ ∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)
10796adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝐺 ∈ Grp)
108 simprl 794 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝑥𝐵)
1091, 99odcl 17955 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥𝐵 → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ0)
110109ad2antrl 764 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ0)
111 4nn0 11311 . . . . . . . . . . . . . . . 16 4 ∈ ℕ0
112111a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 4 ∈ ℕ0)
113 simpr 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → (#‘𝐵) = 4)
114113, 111syl6eqel 2709 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → (#‘𝐵) ∈ ℕ0)
115114, 68sylibr 224 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → 𝐵 ∈ Fin)
116115adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝐵 ∈ Fin)
1171, 99oddvds2 17983 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ 𝑥𝐵) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (#‘𝐵))
118107, 116, 108, 117syl3anc 1326 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (#‘𝐵))
119113adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (#‘𝐵) = 4)
120118, 119breqtrd 4679 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 4)
121 sq2 12960 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (2↑2) = 4
12297a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 2 ∈ ℤ)
123 2nn0 11309 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 ∈ ℕ0
124123a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 2 ∈ ℕ0)
1251, 99odcl2 17982 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ 𝑥𝐵) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ)
126107, 116, 108, 125syl3anc 1326 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ)
127 pccl 15554 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((2 ∈ ℙ ∧ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0)
12882, 126, 127sylancr 695 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0)
129128nn0zd 11480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℤ)
130 df-2 11079 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 = (1 + 1)
131 simprr 796 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)
132 dvdsexp 15049 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((2 ∈ ℤ ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0 ∧ 1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))) → (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ∥ (2↑1))
1331323expia 1267 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((2 ∈ ℤ ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0) → (1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) → (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ∥ (2↑1)))
13497, 128, 133sylancr 695 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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)))
135 1z 11407 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1 ∈ ℤ
136 eluz 11701 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ↔ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1))
137129, 135, 136sylancl 694 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 ∈ (ℤ‘(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ↔ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1))
138 oveq2 6658 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 (𝑛 = 2 → (2↑𝑛) = (2↑2))
139138, 121syl6eq 2672 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 (𝑛 = 2 → (2↑𝑛) = 4)
140139breq2d 4665 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 (𝑛 = 2 → (((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛) ↔ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 4))
141140rspcev 3309 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((2 ∈ ℕ0 ∧ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 4) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛))
142123, 120, 141sylancr 695 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛))
143 pcprmpw2 15586 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((2 ∈ ℙ ∧ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ) → (∃𝑛 ∈ ℕ0 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ (2↑𝑛) ↔ ((od‘𝐺)‘𝑥) = (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))))
14482, 126, 143sylancr 695 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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)))))
145142, 144mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) = (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
146145eqcomd 2628 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) = ((od‘𝐺)‘𝑥))
147 2cn 11091 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2 ∈ ℂ
148 exp1 12866 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (2 ∈ ℂ → (2↑1) = 2)
149147, 148ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (2↑1) = 2
150149a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2↑1) = 2)
151146, 150breq12d 4666 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))) ∥ (2↑1) ↔ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2))
152134, 137, 1513imtr3d 282 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1 → ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2))
153131, 152mtod 189 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ¬ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1)
154 1re 10039 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1 ∈ ℝ
155128nn0red 11352 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℝ)
156 ltnle 10117 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((1 ∈ ℝ ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℝ) → (1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ↔ ¬ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1))
157154, 155, 156sylancr 695 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ↔ ¬ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ≤ 1))
158153, 157mpbird 247 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))
159 nn0ltp1le 11435 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((1 ∈ ℕ0 ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℕ0) → (1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ↔ (1 + 1) ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
16065, 128, 159sylancr 695 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 < (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ↔ (1 + 1) ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
161158, 160mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (1 + 1) ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))
162130, 161syl5eqbr 4688 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 2 ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)))
163 eluz2 11693 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ (ℤ‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ℤ ∧ 2 ≤ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
164122, 129, 162, 163syl3anbrc 1246 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ (ℤ‘2))
165 dvdsexp 15049 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((2 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ0 ∧ (2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥)) ∈ (ℤ‘2)) → (2↑2) ∥ (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
166122, 124, 164, 165syl3anc 1326 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → (2↑2) ∥ (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
167121, 166syl5eqbrr 4689 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 4 ∥ (2↑(2 pCnt ((od‘𝐺)‘𝑥))))
168167, 145breqtrrd 4681 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 4 ∥ ((od‘𝐺)‘𝑥))
169 dvdseq 15036 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((od‘𝐺)‘𝑥) ∈ ℕ0 ∧ 4 ∈ ℕ0) ∧ (((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 4 ∧ 4 ∥ ((od‘𝐺)‘𝑥))) → ((od‘𝐺)‘𝑥) = 4)
170110, 112, 120, 168, 169syl22anc 1327 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) = 4)
171170, 119eqtr4d 2659 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → ((od‘𝐺)‘𝑥) = (#‘𝐵))
1721, 99, 107, 108, 171iscygodd 18290 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝐺 ∈ CycGrp)
173172, 77syl 17 . . . . . . . . . . 11 (((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) ∧ (𝑥𝐵 ∧ ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2)) → 𝐺 ∈ Abel)
174173rexlimdvaa 3032 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → (∃𝑥𝐵 ¬ ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
175106, 174syl5bir 233 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → (¬ ∀𝑥𝐵 ((od‘𝐺)‘𝑥) ∥ 2 → 𝐺 ∈ Abel))
176105, 175pm2.61d 170 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) = 4) → 𝐺 ∈ Abel)
177176ex 450 . . . . . . 7 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) = 4 → 𝐺 ∈ Abel))
17895, 177jaod 395 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → (((#‘𝐵) ∈ (1..^4) ∨ (#‘𝐵) = 4) → 𝐺 ∈ Abel))
17943, 178syl5bi 232 . . . . 5 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) ∈ (1..^5) → 𝐺 ∈ Abel))
180 id 22 . . . . . . 7 ((#‘𝐵) = 5 → (#‘𝐵) = 5)
181 5prm 15815 . . . . . . 7 5 ∈ ℙ
182180, 181syl6eqel 2709 . . . . . 6 ((#‘𝐵) = 5 → (#‘𝐵) ∈ ℙ)
183182, 86syl5 34 . . . . 5 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) = 5 → 𝐺 ∈ Abel))
184179, 183jaod 395 . . . 4 (𝐺 ∈ Grp → (((#‘𝐵) ∈ (1..^5) ∨ (#‘𝐵) = 5) → 𝐺 ∈ Abel))
18535, 184syl5bi 232 . . 3 (𝐺 ∈ Grp → ((#‘𝐵) ∈ (1..^6) → 𝐺 ∈ Abel))
186185imp 445 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) ∈ (1..^6)) → 𝐺 ∈ Abel)
18727, 186syldan 487 1 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (#‘𝐵) < 6) → 𝐺 ∈ Abel)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 383  wa 384   = wceq 1483  wcel 1990  wne 2794  wral 2912  wrex 2913  Vcvv 3200  c0 3915  {csn 4177   class class class wbr 4653  cfv 5888  (class class class)co 6650  ωcom 7065  1𝑜c1o 7553  cen 7952  Fincfn 7955  cc 9934  cr 9935  1c1 9937   + caddc 9939  +∞cpnf 10071  *cxr 10073   < clt 10074  cle 10075  cn 11020  2c2 11070  3c3 11071  4c4 11072  5c5 11073  6c6 11074  0cn0 11292  cz 11377  cuz 11687  ..^cfzo 12465  cexp 12860  #chash 13117  cdvds 14983  cprime 15385   pCnt cpc 15541  Basecbs 15857  Grpcgrp 17422  odcod 17944  gExcgex 17945  Abelcabl 18194  CycGrpccyg 18279
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-fal 1489  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-disj 4621  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-2o 7561  df-oadd 7564  df-omul 7565  df-er 7742  df-ec 7744  df-qs 7748  df-map 7859  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  df-oi 8415  df-card 8765  df-acn 8768  df-cda 8990  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-7 11084  df-8 11085  df-9 11086  df-n0 11293  df-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-q 11789  df-rp 11833  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-fl 12593  df-mod 12669  df-seq 12802  df-exp 12861  df-hash 13118  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-clim 14219  df-sum 14417  df-dvds 14984  df-gcd 15217  df-prm 15386  df-pc 15542  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  df-plusg 15954  df-0g 16102  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-grp 17425  df-minusg 17426  df-sbg 17427  df-mulg 17541  df-subg 17591  df-eqg 17593  df-od 17948  df-gex 17949  df-cmn 18195  df-abl 18196  df-cyg 18280
This theorem is referenced by:  pgrple2abl  42146
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