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Theorem mulgmodid

Description: Casting out multiples of the identity element leaves the group multiple unchanged. (Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009) (Revised by AV, 30-Aug-2021)

Ref Expression
Hypotheses mulgmodid.b ⊢ B = Base G
mulgmodid.o ⊢ 0 ˙ = 0 G
mulgmodid.t ⊢ · ˙ = ⋅ G
Assertion mulgmodid ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N mod M · ˙ X = N · ˙ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgmodid.b ⊢ B = Base G
2 mulgmodid.o ⊢ 0 ˙ = 0 G
3 mulgmodid.t ⊢ · ˙ = ⋅ G
4 zre ⊢ N ∈ ℤ → N ∈ ℝ
5 nnrp ⊢ M ∈ ℕ → M ∈ ℝ +
6 modval ⊢ N ∈ ℝ ∧ M ∈ ℝ + → N mod M = N − M ⁢ N M
7 4 5 6 syl2an ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → N mod M = N − M ⁢ N M
8 7 3ad2ant2 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N mod M = N − M ⁢ N M
9 8 oveq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N mod M · ˙ X = N − M ⁢ N M · ˙ X
10 zcn ⊢ N ∈ ℤ → N ∈ ℂ
11 10 adantr ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → N ∈ ℂ
12 nnz ⊢ M ∈ ℕ → M ∈ ℤ
13 12 adantl ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → M ∈ ℤ
14 nnre ⊢ M ∈ ℕ → M ∈ ℝ
15 nnne0 ⊢ M ∈ ℕ → M ≠ 0
16 redivcl ⊢ N ∈ ℝ ∧ M ∈ ℝ ∧ M ≠ 0 → N M ∈ ℝ
17 4 14 15 16 syl3an ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ M ∈ ℕ → N M ∈ ℝ
18 17 3anidm23 ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → N M ∈ ℝ
19 18 flcld ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → N M ∈ ℤ
20 13 19 zmulcld ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → M ⁢ N M ∈ ℤ
21 20 zcnd ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → M ⁢ N M ∈ ℂ
22 11 21 negsubd ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → N + − M ⁢ N M = N − M ⁢ N M
23 22 3ad2ant2 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N + − M ⁢ N M = N − M ⁢ N M
24 23 oveq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N + − M ⁢ N M · ˙ X = N − M ⁢ N M · ˙ X
25 simp1 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → G ∈ Grp
26 simpl ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → N ∈ ℤ
27 26 3ad2ant2 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N ∈ ℤ
28 13 3ad2ant2 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → M ∈ ℤ
29 19 3ad2ant2 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N M ∈ ℤ
30 28 29 zmulcld ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → M ⁢ N M ∈ ℤ
31 30 znegcld ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → − M ⁢ N M ∈ ℤ
32 simpl ⊢ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → X ∈ B
33 32 3ad2ant3 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → X ∈ B
34 eqid ⊢ + G = + G
35 1 3 34 mulgdir ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ − M ⁢ N M ∈ ℤ ∧ X ∈ B → N + − M ⁢ N M · ˙ X = N · ˙ X + G − M ⁢ N M · ˙ X
36 25 27 31 33 35 syl13anc ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N + − M ⁢ N M · ˙ X = N · ˙ X + G − M ⁢ N M · ˙ X
37 9 24 36 3eqtr2d ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N mod M · ˙ X = N · ˙ X + G − M ⁢ N M · ˙ X
38 nncn ⊢ M ∈ ℕ → M ∈ ℂ
39 38 adantl ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → M ∈ ℂ
40 19 zcnd ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → N M ∈ ℂ
41 39 40 mulneg2d ⊢ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ → M ⁢ − N M = − M ⁢ N M
42 41 3ad2ant2 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → M ⁢ − N M = − M ⁢ N M
43 42 oveq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → M ⁢ − N M · ˙ X = − M ⁢ N M · ˙ X
44 18 3ad2ant2 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N M ∈ ℝ
45 44 flcld ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N M ∈ ℤ
46 45 znegcld ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → − N M ∈ ℤ
47 1 3 mulgassr ⊢ G ∈ Grp ∧ − N M ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B → M ⁢ − N M · ˙ X = − N M · ˙ M · ˙ X
48 25 46 28 33 47 syl13anc ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → M ⁢ − N M · ˙ X = − N M · ˙ M · ˙ X
49 oveq2 ⊢ M · ˙ X = 0 ˙ → − N M · ˙ M · ˙ X = − N M · ˙ 0 ˙
50 49 adantl ⊢ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → − N M · ˙ M · ˙ X = − N M · ˙ 0 ˙
51 50 3ad2ant3 ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → − N M · ˙ M · ˙ X = − N M · ˙ 0 ˙
52 1 3 2 mulgz ⊢ G ∈ Grp ∧ − N M ∈ ℤ → − N M · ˙ 0 ˙ = 0 ˙
53 25 46 52 syl2anc ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → − N M · ˙ 0 ˙ = 0 ˙
54 48 51 53 3eqtrd ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → M ⁢ − N M · ˙ X = 0 ˙
55 43 54 eqtr3d ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → − M ⁢ N M · ˙ X = 0 ˙
56 55 oveq2d ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N · ˙ X + G − M ⁢ N M · ˙ X = N · ˙ X + G 0 ˙
57 id ⊢ G ∈ Grp → G ∈ Grp
58 1 3 mulgcl ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ X ∈ B → N · ˙ X ∈ B
59 57 26 32 58 syl3an ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N · ˙ X ∈ B
60 1 34 2 grprid ⊢ G ∈ Grp ∧ N · ˙ X ∈ B → N · ˙ X + G 0 ˙ = N · ˙ X
61 25 59 60 syl2anc ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N · ˙ X + G 0 ˙ = N · ˙ X
62 37 56 61 3eqtrd ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℕ ∧ X ∈ B ∧ M · ˙ X = 0 ˙ → N mod M · ˙ X = N · ˙ X