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Theorem ablsimpgfindlem1

Description: Lemma for ablsimpgfind . An element of an abelian finite simple group which doesn't square to the identity has finite order. (Contributed by Rohan Ridenour, 3-Aug-2023) (Proof shortened by Rohan Ridenour, 31-Oct-2023)

Ref Expression
Hypotheses ablsimpgfindlem1.1 ⊢ B = Base G
ablsimpgfindlem1.2 ⊢ 0 ˙ = 0 G
ablsimpgfindlem1.3 ⊢ · ˙ = ⋅ G
ablsimpgfindlem1.4 ⊢ O = od ⁡ G
ablsimpgfindlem1.5 ⊢ φ → G ∈ Abel
ablsimpgfindlem1.6 ⊢ φ → G ∈ SimpGrp
Assertion ablsimpgfindlem1 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → O ⁡ x ≠ 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ablsimpgfindlem1.1 ⊢ B = Base G
2 ablsimpgfindlem1.2 ⊢ 0 ˙ = 0 G
3 ablsimpgfindlem1.3 ⊢ · ˙ = ⋅ G
4 ablsimpgfindlem1.4 ⊢ O = od ⁡ G
5 ablsimpgfindlem1.5 ⊢ φ → G ∈ Abel
6 ablsimpgfindlem1.6 ⊢ φ → G ∈ SimpGrp
7 5 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → G ∈ Abel
8 6 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → G ∈ SimpGrp
9 6 simpggrpd ⊢ φ → G ∈ Grp
10 9 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → G ∈ Grp
11 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
12 11 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → 2 ∈ ℤ
13 simp2 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → x ∈ B
14 1 3 10 12 13 mulgcld ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → 2 · ˙ x ∈ B
15 simp3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → 2 · ˙ x ≠ 0 ˙
16 15 neneqd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → ¬ 2 · ˙ x = 0 ˙
17 1 2 3 7 8 14 16 13 ablsimpg1gend ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → ∃ y ∈ ℤ x = y · ˙ 2 · ˙ x
18 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → x = y · ˙ 2 · ˙ x
19 simpl2 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → x ∈ B
20 1 3 mulg1 ⊢ x ∈ B → 1 · ˙ x = x
21 19 20 syl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 1 · ˙ x = x
22 10 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → G ∈ Grp
23 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → y ∈ ℤ
24 11 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 2 ∈ ℤ
25 1 3 mulgassr ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℤ ∧ x ∈ B → 2 ⁢ y · ˙ x = y · ˙ 2 · ˙ x
26 22 23 24 19 25 syl13anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 2 ⁢ y · ˙ x = y · ˙ 2 · ˙ x
27 18 21 26 3eqtr4rd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 2 ⁢ y · ˙ x = 1 · ˙ x
28 24 23 zmulcld ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 2 ⁢ y ∈ ℤ
29 1zzd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 1 ∈ ℤ
30 1 4 3 2 odcong ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ 2 ⁢ y ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ → O ⁡ x ∥ 2 ⁢ y − 1 ↔ 2 ⁢ y · ˙ x = 1 · ˙ x
31 22 19 28 29 30 syl112anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → O ⁡ x ∥ 2 ⁢ y − 1 ↔ 2 ⁢ y · ˙ x = 1 · ˙ x
32 27 31 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → O ⁡ x ∥ 2 ⁢ y − 1
33 0zd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 0 ∈ ℤ
34 zneo ⊢ y ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ → 2 ⁢ y ≠ 2 ⋅ 0 + 1
35 2t0e0 ⊢ 2 ⋅ 0 = 0
36 35 oveq1i ⊢ 2 ⋅ 0 + 1 = 0 + 1
37 0p1e1 ⊢ 0 + 1 = 1
38 36 37 eqtri ⊢ 2 ⋅ 0 + 1 = 1
39 38 a1i ⊢ y ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ → 2 ⋅ 0 + 1 = 1
40 34 39 neeqtrd ⊢ y ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ → 2 ⁢ y ≠ 1
41 oveq1 ⊢ 2 ⁢ y − 1 = 0 → 2 ⁢ y - 1 + 1 = 0 + 1
42 41 37 eqtr2di ⊢ 2 ⁢ y − 1 = 0 → 1 = 2 ⁢ y - 1 + 1
43 42 adantl ⊢ y ∈ ℤ ∧ 2 ⁢ y − 1 = 0 → 1 = 2 ⁢ y - 1 + 1
44 2cnd ⊢ y ∈ ℤ → 2 ∈ ℂ
45 zcn ⊢ y ∈ ℤ → y ∈ ℂ
46 44 45 mulcld ⊢ y ∈ ℤ → 2 ⁢ y ∈ ℂ
47 1cnd ⊢ 2 ⁢ y − 1 = 0 → 1 ∈ ℂ
48 npcan ⊢ 2 ⁢ y ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → 2 ⁢ y - 1 + 1 = 2 ⁢ y
49 46 47 48 syl2an ⊢ y ∈ ℤ ∧ 2 ⁢ y − 1 = 0 → 2 ⁢ y - 1 + 1 = 2 ⁢ y
50 43 49 eqtr2d ⊢ y ∈ ℤ ∧ 2 ⁢ y − 1 = 0 → 2 ⁢ y = 1
51 50 ex ⊢ y ∈ ℤ → 2 ⁢ y − 1 = 0 → 2 ⁢ y = 1
52 51 necon3ad ⊢ y ∈ ℤ → 2 ⁢ y ≠ 1 → ¬ 2 ⁢ y − 1 = 0
53 40 52 syl5 ⊢ y ∈ ℤ → y ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ → ¬ 2 ⁢ y − 1 = 0
54 53 anabsi5 ⊢ y ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ → ¬ 2 ⁢ y − 1 = 0
55 23 33 54 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → ¬ 2 ⁢ y − 1 = 0
56 28 29 zsubcld ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 2 ⁢ y − 1 ∈ ℤ
57 0dvds ⊢ 2 ⁢ y − 1 ∈ ℤ → 0 ∥ 2 ⁢ y − 1 ↔ 2 ⁢ y − 1 = 0
58 56 57 syl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → 0 ∥ 2 ⁢ y − 1 ↔ 2 ⁢ y − 1 = 0
59 55 58 mtbird ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → ¬ 0 ∥ 2 ⁢ y − 1
60 nbrne2 ⊢ O ⁡ x ∥ 2 ⁢ y − 1 ∧ ¬ 0 ∥ 2 ⁢ y − 1 → O ⁡ x ≠ 0
61 32 59 60 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ ℤ ∧ x = y · ˙ 2 · ˙ x → O ⁡ x ≠ 0
62 17 61 rexlimddv ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → O ⁡ x ≠ 0
63 62 3expa ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 2 · ˙ x ≠ 0 ˙ → O ⁡ x ≠ 0