Metamath Proof Explorer


Theorem iscygd

Description: Definition of a cyclic group. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses iscyg.1 โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐บ )
iscyg.2 โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
iscygd.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ Grp )
iscygd.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
iscygd.5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„ค ๐‘ฆ = ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) )
Assertion iscygd ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ CycGrp )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 iscyg.1 โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐บ )
2 iscyg.2 โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
3 iscygd.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ Grp )
4 iscygd.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
5 iscygd.5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„ค ๐‘ฆ = ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) )
6 5 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„ค ๐‘ฆ = ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) )
7 eqid โŠข { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ran ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) = ๐ต } = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ran ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) = ๐ต }
8 1 2 7 iscyggen2 โŠข ( ๐บ โˆˆ Grp โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ran ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) = ๐ต } โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„ค ๐‘ฆ = ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) ) )
9 3 8 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ran ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) = ๐ต } โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„ค ๐‘ฆ = ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) ) )
10 4 6 9 mpbir2and โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ran ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) = ๐ต } )
11 10 ne0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ran ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) = ๐ต } โ‰  โˆ… )
12 1 2 7 iscyg2 โŠข ( ๐บ โˆˆ CycGrp โ†” ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ran ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) = ๐ต } โ‰  โˆ… ) )
13 3 11 12 sylanbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ CycGrp )