Metamath Proof Explorer


Theorem dfod2

Description: An alternative definition of the order of a group element is as the cardinality of the cyclic subgroup generated by the element. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jan-2015) (Revised by Mario Carneiro, 2-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses odf1.1 โŠข ๐‘‹ = ( Base โ€˜ ๐บ )
odf1.2 โŠข ๐‘‚ = ( od โ€˜ ๐บ )
odf1.3 โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
odf1.4 โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) )
Assertion dfod2 ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = if ( ran ๐น โˆˆ Fin , ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) , 0 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 odf1.1 โŠข ๐‘‹ = ( Base โ€˜ ๐บ )
2 odf1.2 โŠข ๐‘‚ = ( od โ€˜ ๐บ )
3 odf1.3 โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
4 odf1.4 โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) )
5 fzfid โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โˆˆ Fin )
6 1 3 mulgcl โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โˆˆ ๐‘‹ )
7 6 3expa โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โˆˆ ๐‘‹ )
8 7 an32s โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โˆˆ ๐‘‹ )
9 8 adantlr โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โˆˆ ๐‘‹ )
10 9 4 fmptd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐น : โ„ค โŸถ ๐‘‹ )
11 frn โŠข ( ๐น : โ„ค โŸถ ๐‘‹ โ†’ ran ๐น โŠ† ๐‘‹ )
12 1 fvexi โŠข ๐‘‹ โˆˆ V
13 12 ssex โŠข ( ran ๐น โŠ† ๐‘‹ โ†’ ran ๐น โˆˆ V )
14 10 11 13 3syl โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ran ๐น โˆˆ V )
15 elfzelz โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค )
16 15 adantl โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค )
17 ovex โŠข ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โˆˆ V
18 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) )
19 4 18 elrnmpt1s โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โˆˆ V ) โ†’ ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โˆˆ ran ๐น )
20 16 17 19 sylancl โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โˆˆ ran ๐น )
21 20 ralrimiva โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โˆˆ ran ๐น )
22 zmodfz โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) )
23 22 ancoms โŠข ( ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) )
24 23 adantll โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) )
25 simpllr โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• )
26 simplr โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค )
27 15 adantl โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค )
28 moddvds โŠข ( ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ๐‘ฆ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆฅ ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘ฆ ) ) )
29 25 26 27 28 syl3anc โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ๐‘ฆ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆฅ ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘ฆ ) ) )
30 27 zred โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ )
31 25 nnrpd โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„+ )
32 0z โŠข 0 โˆˆ โ„ค
33 nnz โŠข ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค )
34 33 adantl โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค )
35 34 adantr โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค )
36 elfzm11 โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ†” ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง 0 โ‰ค ๐‘ฆ โˆง ๐‘ฆ < ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
37 32 35 36 sylancr โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ†” ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง 0 โ‰ค ๐‘ฆ โˆง ๐‘ฆ < ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
38 37 biimpa โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง 0 โ‰ค ๐‘ฆ โˆง ๐‘ฆ < ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) )
39 38 simp2d โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ 0 โ‰ค ๐‘ฆ )
40 38 simp3d โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ๐‘ฆ < ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) )
41 modid โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„+ ) โˆง ( 0 โ‰ค ๐‘ฆ โˆง ๐‘ฆ < ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ๐‘ฆ )
42 30 31 39 40 41 syl22anc โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ๐‘ฆ )
43 42 eqeq2d โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ๐‘ฆ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ๐‘ฆ ) )
44 eqcom โŠข ( ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ๐‘ฆ โ†” ๐‘ฆ = ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) )
45 43 44 bitrdi โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ๐‘ฆ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ๐‘ฆ = ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
46 simp-4l โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ Grp )
47 simp-4r โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘‹ )
48 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐บ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ )
49 1 2 3 48 odcong โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆฅ ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘ฆ ) โ†” ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) )
50 46 47 26 27 49 syl112anc โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆฅ ( ๐‘ฅ โˆ’ ๐‘ฆ ) โ†” ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) )
51 29 45 50 3bitr3rd โŠข ( ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โ†” ๐‘ฆ = ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
52 51 ralrimiva โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โ†” ๐‘ฆ = ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
53 reu6i โŠข ( ( ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โˆง โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โ†” ๐‘ฆ = ( ๐‘ฅ mod ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) ) โ†’ โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) )
54 24 52 53 syl2anc โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) โ†’ โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) )
55 54 ralrimiva โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) )
56 ovex โŠข ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โˆˆ V
57 56 rgenw โŠข โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โˆˆ V
58 eqeq1 โŠข ( ๐‘ง = ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ง = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โ†” ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) )
59 58 reubidv โŠข ( ๐‘ง = ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โ†’ ( โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ๐‘ง = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โ†” โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) )
60 4 59 ralrnmptw โŠข ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) โˆˆ V โ†’ ( โˆ€ ๐‘ง โˆˆ ran ๐น โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ๐‘ง = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) )
61 57 60 ax-mp โŠข ( โˆ€ ๐‘ง โˆˆ ran ๐น โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ๐‘ง = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ๐‘ฅ ยท ๐ด ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) )
62 55 61 sylibr โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ โˆ€ ๐‘ง โˆˆ ran ๐น โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ๐‘ง = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) )
63 eqid โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ†ฆ ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ†ฆ ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) )
64 63 f1ompt โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ†ฆ ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) : ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ€“1-1-ontoโ†’ ran ๐น โ†” ( โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) โˆˆ ran ๐น โˆง โˆ€ ๐‘ง โˆˆ ran ๐น โˆƒ! ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) ๐‘ง = ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) )
65 21 62 64 sylanbrc โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ†ฆ ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) : ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ€“1-1-ontoโ†’ ran ๐น )
66 f1oen2g โŠข ( ( ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โˆˆ Fin โˆง ran ๐น โˆˆ V โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ†ฆ ( ๐‘ฆ ยท ๐ด ) ) : ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ€“1-1-ontoโ†’ ran ๐น ) โ†’ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ‰ˆ ran ๐น )
67 5 14 65 66 syl3anc โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ‰ˆ ran ๐น )
68 enfi โŠข ( ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ‰ˆ ran ๐น โ†’ ( ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โˆˆ Fin โ†” ran ๐น โˆˆ Fin ) )
69 67 68 syl โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โˆˆ Fin โ†” ran ๐น โˆˆ Fin ) )
70 5 69 mpbid โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ran ๐น โˆˆ Fin )
71 70 iftrued โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ if ( ran ๐น โˆˆ Fin , ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) , 0 ) = ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) )
72 fz01en โŠข ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค โ†’ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ‰ˆ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) )
73 ensym โŠข ( ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ‰ˆ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ‰ˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) )
74 34 72 73 3syl โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ‰ˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) )
75 entr โŠข ( ( ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ‰ˆ ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โˆง ( 0 ... ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆ’ 1 ) ) โ‰ˆ ran ๐น ) โ†’ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ‰ˆ ran ๐น )
76 74 67 75 syl2anc โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ‰ˆ ran ๐น )
77 fzfid โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ Fin )
78 hashen โŠข ( ( ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ Fin โˆง ran ๐น โˆˆ Fin ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) โ†” ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ‰ˆ ran ๐น ) )
79 77 70 78 syl2anc โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) โ†” ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) โ‰ˆ ran ๐น ) )
80 76 79 mpbird โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) )
81 nnnn0 โŠข ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 )
82 81 adantl โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 )
83 hashfz1 โŠข ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) )
84 82 83 syl โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ( 1 ... ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) )
85 71 80 84 3eqtr2rd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = if ( ran ๐น โˆˆ Fin , ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) , 0 ) )
86 simp3 โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = 0 )
87 1 2 3 4 odinf โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) โ†’ ยฌ ran ๐น โˆˆ Fin )
88 87 iffalsed โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) โ†’ if ( ran ๐น โˆˆ Fin , ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) , 0 ) = 0 )
89 86 88 eqtr4d โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = if ( ran ๐น โˆˆ Fin , ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) , 0 ) )
90 89 3expa โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = if ( ran ๐น โˆˆ Fin , ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) , 0 ) )
91 1 2 odcl โŠข ( ๐ด โˆˆ ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 )
92 91 adantl โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 )
93 elnn0 โŠข ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 โ†” ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• โˆจ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) )
94 92 93 sylib โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„• โˆจ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = 0 ) )
95 85 90 94 mpjaodan โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = if ( ran ๐น โˆˆ Fin , ( โ™ฏ โ€˜ ran ๐น ) , 0 ) )