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Theorem cyggenod

Description: An element is the generator of a finite group iff the order of the generator equals the order of the group. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses iscyg.1 B = Base G
iscyg.2 · ˙ = G
iscyg3.e E = x B | ran n n · ˙ x = B
cyggenod.o O = od G
Assertion cyggenod G Grp B Fin X E X B O X = B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 iscyg.1 B = Base G
2 iscyg.2 · ˙ = G
3 iscyg3.e E = x B | ran n n · ˙ x = B
4 cyggenod.o O = od G
5 1 2 3 iscyggen X E X B ran n n · ˙ X = B
6 simplr G Grp B Fin X B B Fin
7 simplll G Grp B Fin X B n G Grp
8 simpr G Grp B Fin X B n n
9 simplr G Grp B Fin X B n X B
10 1 2 mulgcl G Grp n X B n · ˙ X B
11 7 8 9 10 syl3anc G Grp B Fin X B n n · ˙ X B
12 11 fmpttd G Grp B Fin X B n n · ˙ X : B
13 12 frnd G Grp B Fin X B ran n n · ˙ X B
14 6 13 ssfid G Grp B Fin X B ran n n · ˙ X Fin
15 hashen ran n n · ˙ X Fin B Fin ran n n · ˙ X = B ran n n · ˙ X B
16 14 6 15 syl2anc G Grp B Fin X B ran n n · ˙ X = B ran n n · ˙ X B
17 eqid n n · ˙ X = n n · ˙ X
18 1 4 2 17 dfod2 G Grp X B O X = if ran n n · ˙ X Fin ran n n · ˙ X 0
19 18 adantlr G Grp B Fin X B O X = if ran n n · ˙ X Fin ran n n · ˙ X 0
20 14 iftrued G Grp B Fin X B if ran n n · ˙ X Fin ran n n · ˙ X 0 = ran n n · ˙ X
21 19 20 eqtr2d G Grp B Fin X B ran n n · ˙ X = O X
22 21 eqeq1d G Grp B Fin X B ran n n · ˙ X = B O X = B
23 fisseneq B Fin ran n n · ˙ X B ran n n · ˙ X B ran n n · ˙ X = B
24 23 3expia B Fin ran n n · ˙ X B ran n n · ˙ X B ran n n · ˙ X = B
25 enrefg B Fin B B
26 25 adantr B Fin ran n n · ˙ X B B B
27 breq1 ran n n · ˙ X = B ran n n · ˙ X B B B
28 26 27 syl5ibrcom B Fin ran n n · ˙ X B ran n n · ˙ X = B ran n n · ˙ X B
29 24 28 impbid B Fin ran n n · ˙ X B ran n n · ˙ X B ran n n · ˙ X = B
30 6 13 29 syl2anc G Grp B Fin X B ran n n · ˙ X B ran n n · ˙ X = B
31 16 22 30 3bitr3rd G Grp B Fin X B ran n n · ˙ X = B O X = B
32 31 pm5.32da G Grp B Fin X B ran n n · ˙ X = B X B O X = B
33 5 32 syl5bb G Grp B Fin X E X B O X = B