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Theorem gex2abl

Description: A group with exponent 2 (or 1) is abelian. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses gexex.1 ⊢ X = Base G
gexex.2 ⊢ E = gEx ⁡ G
Assertion gex2abl ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 → G ∈ Abel

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gexex.1 ⊢ X = Base G
2 gexex.2 ⊢ E = gEx ⁡ G
3 1 a1i ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 → X = Base G
4 eqidd ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 → + G = + G
5 simpl ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 → G ∈ Grp
6 simp1l ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → G ∈ Grp
7 simp2 ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x ∈ X
8 simp3 ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → y ∈ X
9 eqid ⊢ + G = + G
10 1 9 grpass ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G y = x + G y + G y
11 6 7 8 8 10 syl13anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G y = x + G y + G y
12 eqid ⊢ ⋅ G = ⋅ G
13 1 12 9 mulg2 ⊢ y ∈ X → 2 ⋅ G y = y + G y
14 8 13 syl ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → 2 ⋅ G y = y + G y
15 simp1r ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → E ∥ 2
16 eqid ⊢ 0 G = 0 G
17 1 2 12 16 gexdvdsi ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ X ∧ E ∥ 2 → 2 ⋅ G y = 0 G
18 6 8 15 17 syl3anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → 2 ⋅ G y = 0 G
19 14 18 eqtr3d ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → y + G y = 0 G
20 19 oveq2d ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G y = x + G 0 G
21 1 9 16 grprid ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ X → x + G 0 G = x
22 6 7 21 syl2anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G 0 G = x
23 11 20 22 3eqtrd ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G y = x
24 23 oveq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G y + G x = x + G x
25 1 12 9 mulg2 ⊢ x ∈ X → 2 ⋅ G x = x + G x
26 7 25 syl ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → 2 ⋅ G x = x + G x
27 1 2 12 16 gexdvdsi ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ X ∧ E ∥ 2 → 2 ⋅ G x = 0 G
28 6 7 15 27 syl3anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → 2 ⋅ G x = 0 G
29 24 26 28 3eqtr2d ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G y + G x = 0 G
30 1 9 grpcl ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y ∈ X
31 6 7 8 30 syl3anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y ∈ X
32 1 2 12 16 gexdvdsi ⊢ G ∈ Grp ∧ x + G y ∈ X ∧ E ∥ 2 → 2 ⋅ G x + G y = 0 G
33 6 31 15 32 syl3anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → 2 ⋅ G x + G y = 0 G
34 1 12 9 mulg2 ⊢ x + G y ∈ X → 2 ⋅ G x + G y = x + G y + G x + G y
35 31 34 syl ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → 2 ⋅ G x + G y = x + G y + G x + G y
36 29 33 35 3eqtr2d ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G y + G x = x + G y + G x + G y
37 1 9 grpass ⊢ G ∈ Grp ∧ x + G y ∈ X ∧ y ∈ X ∧ x ∈ X → x + G y + G y + G x = x + G y + G y + G x
38 6 31 8 7 37 syl13anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G y + G x = x + G y + G y + G x
39 36 38 eqtr3d ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G x + G y = x + G y + G y + G x
40 1 9 grpcl ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ X ∧ x ∈ X → y + G x ∈ X
41 6 8 7 40 syl3anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → y + G x ∈ X
42 1 9 grplcan ⊢ G ∈ Grp ∧ x + G y ∈ X ∧ y + G x ∈ X ∧ x + G y ∈ X → x + G y + G x + G y = x + G y + G y + G x ↔ x + G y = y + G x
43 6 31 41 31 42 syl13anc ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y + G x + G y = x + G y + G y + G x ↔ x + G y = y + G x
44 39 43 mpbid ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x + G y = y + G x
45 3 4 5 44 isabld ⊢ G ∈ Grp ∧ E ∥ 2 → G ∈ Abel