Metamath Proof Explorer


Theorem odinv

Description: The order of the inverse of a group element. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses odinv.1 โŠข ๐‘‚ = ( od โ€˜ ๐บ )
odinv.2 โŠข ๐ผ = ( invg โ€˜ ๐บ )
odinv.3 โŠข ๐‘‹ = ( Base โ€˜ ๐บ )
Assertion odinv ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 odinv.1 โŠข ๐‘‚ = ( od โ€˜ ๐บ )
2 odinv.2 โŠข ๐ผ = ( invg โ€˜ ๐บ )
3 odinv.3 โŠข ๐‘‹ = ( Base โ€˜ ๐บ )
4 neg1z โŠข - 1 โˆˆ โ„ค
5 eqid โŠข ( .g โ€˜ ๐บ ) = ( .g โ€˜ ๐บ )
6 3 1 5 odmulg โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ โˆง - 1 โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = ( ( - 1 gcd ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ๐‘‚ โ€˜ ( - 1 ( .g โ€˜ ๐บ ) ๐ด ) ) ) )
7 4 6 mp3an3 โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) = ( ( - 1 gcd ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ๐‘‚ โ€˜ ( - 1 ( .g โ€˜ ๐บ ) ๐ด ) ) ) )
8 3 1 odcl โŠข ( ๐ด โˆˆ ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 )
9 8 adantl โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„•0 )
10 9 nn0zd โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค )
11 gcdcom โŠข ( ( - 1 โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( - 1 gcd ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) gcd - 1 ) )
12 4 10 11 sylancr โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( - 1 gcd ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) gcd - 1 ) )
13 1z โŠข 1 โˆˆ โ„ค
14 gcdneg โŠข ( ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) gcd - 1 ) = ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) gcd 1 ) )
15 10 13 14 sylancl โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) gcd - 1 ) = ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) gcd 1 ) )
16 gcd1 โŠข ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) gcd 1 ) = 1 )
17 10 16 syl โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) gcd 1 ) = 1 )
18 12 15 17 3eqtrd โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( - 1 gcd ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) = 1 )
19 3 5 2 mulgm1 โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( - 1 ( .g โ€˜ ๐บ ) ๐ด ) = ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) )
20 19 fveq2d โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ( - 1 ( .g โ€˜ ๐บ ) ๐ด ) ) = ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) )
21 18 20 oveq12d โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ( - 1 gcd ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ๐‘‚ โ€˜ ( - 1 ( .g โ€˜ ๐บ ) ๐ด ) ) ) = ( 1 ยท ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) ) )
22 3 2 grpinvcl โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ๐‘‹ )
23 3 1 odcl โŠข ( ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„•0 )
24 22 23 syl โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„•0 )
25 24 nn0cnd โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ โ„‚ )
26 25 mullidd โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( 1 ยท ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) )
27 7 21 26 3eqtrrd โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐‘‚ โ€˜ ( ๐ผ โ€˜ ๐ด ) ) = ( ๐‘‚ โ€˜ ๐ด ) )