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Theorem pgpfi 15231
Description: The converse to pgpfi1 15221. A finite group is a  P-group iff it has size some power of  P. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Jan-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
pgpfi.1  |-  X  =  ( Base `  G
)
Assertion
Ref Expression
pgpfi  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  ->  ( P pGrp  G  <->  ( P  e.  Prime  /\  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) ) ) )
Distinct variable groups:    n, G    P, n    n, X

Proof of Theorem pgpfi
Dummy variables  g  m  p  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pgpfi.1 . . . 4  |-  X  =  ( Base `  G
)
2 eqid 2435 . . . 4  |-  ( od
`  G )  =  ( od `  G
)
31, 2ispgp 15218 . . 3  |-  ( P pGrp 
G  <->  ( P  e. 
Prime  /\  G  e.  Grp  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )
4 simprl 733 . . . . . 6  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  P  e.  Prime )
51grpbn0 14826 . . . . . . . . . . 11  |-  ( G  e.  Grp  ->  X  =/=  (/) )
65ad2antrr 707 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  X  =/=  (/) )
7 hashnncl 11637 . . . . . . . . . . 11  |-  ( X  e.  Fin  ->  (
( # `  X )  e.  NN  <->  X  =/=  (/) ) )
87ad2antlr 708 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( ( # `
 X )  e.  NN  <->  X  =/=  (/) ) )
96, 8mpbird 224 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( # `  X
)  e.  NN )
104, 9pccld 13216 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P  pCnt  ( # `  X
) )  e.  NN0 )
1110nn0red 10267 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P  pCnt  ( # `  X
) )  e.  RR )
1211leidd 9585 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P  pCnt  ( # `  X
) )  <_  ( P  pCnt  ( # `  X
) ) )
1310nn0zd 10365 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P  pCnt  ( # `  X
) )  e.  ZZ )
14 pcid 13238 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  ( P  pCnt  ( # `  X
) )  e.  ZZ )  ->  ( P  pCnt  ( P ^ ( P 
pCnt  ( # `  X
) ) ) )  =  ( P  pCnt  (
# `  X )
) )
154, 13, 14syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P  pCnt  ( P ^ ( P  pCnt  ( # `  X
) ) ) )  =  ( P  pCnt  (
# `  X )
) )
1612, 15breqtrrd 4230 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P  pCnt  ( # `  X
) )  <_  ( P  pCnt  ( P ^
( P  pCnt  ( # `
 X ) ) ) ) )
1716ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =  P )  ->  ( P  pCnt  ( # `
 X ) )  <_  ( P  pCnt  ( P ^ ( P 
pCnt  ( # `  X
) ) ) ) )
18 simpr 448 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =  P )  ->  p  =  P )
1918oveq1d 6088 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =  P )  ->  ( p  pCnt  ( # `
 X ) )  =  ( P  pCnt  (
# `  X )
) )
2018oveq1d 6088 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =  P )  ->  ( p  pCnt  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) ) )  =  ( P  pCnt  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) ) ) )
2117, 19, 203brtr4d 4234 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =  P )  ->  ( p  pCnt  ( # `
 X ) )  <_  ( p  pCnt  ( P ^ ( P 
pCnt  ( # `  X
) ) ) ) )
22 simp-4l 743 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  ->  G  e.  Grp )
23 simplr 732 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  X  e.  Fin )
2423ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  ->  X  e.  Fin )
25 simplr 732 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  ->  p  e.  Prime )
26 simpr 448 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  ->  p  ||  ( # `  X
) )
271, 2odcau 15230 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin  /\  p  e.  Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  ->  E. g  e.  X  ( ( od `  G ) `  g )  =  p )
2822, 24, 25, 26, 27syl31anc 1187 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  ->  E. g  e.  X  ( ( od `  G ) `  g )  =  p )
2925adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  p  e.  Prime )
30 prmz 13075 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  ZZ )
31 iddvds 12855 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( p  e.  ZZ  ->  p  ||  p )
3229, 30, 313syl 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  p  ||  p
)
33 simprr 734 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  ( ( od `  G ) `  g )  =  p )
3432, 33breqtrrd 4230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  p  ||  (
( od `  G
) `  g )
)
35 simplrr 738 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( G  e. 
Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  ->  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) )
36 fveq2 5720 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( x  =  g  ->  (
( od `  G
) `  x )  =  ( ( od
`  G ) `  g ) )
3736eqeq1d 2443 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( x  =  g  ->  (
( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m )  <->  ( ( od `  G ) `  g )  =  ( P ^ m ) ) )
3837rexbidv 2718 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( x  =  g  ->  ( E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m )  <->  E. m  e.  NN0  ( ( od
`  G ) `  g )  =  ( P ^ m ) ) )
3938rspccva 3043 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m )  /\  g  e.  X )  ->  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  g
)  =  ( P ^ m ) )
4035, 39sylan 458 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  g  e.  X )  ->  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  g
)  =  ( P ^ m ) )
4140ad2ant2r 728 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  E. m  e.  NN0  ( ( od
`  G ) `  g )  =  ( P ^ m ) )
424ad3antrrr 711 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  P  e.  Prime )
43 prmnn 13074 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  NN )
4429, 43syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  p  e.  NN )
4533, 44eqeltrd 2509 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  ( ( od `  G ) `  g )  e.  NN )
46 pcprmpw 13248 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  (
( od `  G
) `  g )  e.  NN )  ->  ( E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  g
)  =  ( P ^ m )  <->  ( ( od `  G ) `  g )  =  ( P ^ ( P 
pCnt  ( ( od
`  G ) `  g ) ) ) ) )
4742, 45, 46syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  ( E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 g )  =  ( P ^ m
)  <->  ( ( od
`  G ) `  g )  =  ( P ^ ( P 
pCnt  ( ( od
`  G ) `  g ) ) ) ) )
4841, 47mpbid 202 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  ( ( od `  G ) `  g )  =  ( P ^ ( P 
pCnt  ( ( od
`  G ) `  g ) ) ) )
4934, 48breqtrd 4228 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  p  ||  ( P ^ ( P  pCnt  ( ( od `  G
) `  g )
) ) )
5042, 45pccld 13216 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  ( P  pCnt  ( ( od `  G ) `  g
) )  e.  NN0 )
51 prmdvdsexpr 13108 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( p  e.  Prime  /\  P  e.  Prime  /\  ( P  pCnt  ( ( od `  G ) `  g
) )  e.  NN0 )  ->  ( p  ||  ( P ^ ( P 
pCnt  ( ( od
`  G ) `  g ) ) )  ->  p  =  P ) )
5229, 42, 50, 51syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  ( p  ||  ( P ^ ( P  pCnt  ( ( od
`  G ) `  g ) ) )  ->  p  =  P ) )
5349, 52mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  /\  p  e. 
Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  /\  (
g  e.  X  /\  ( ( od `  G ) `  g
)  =  p ) )  ->  p  =  P )
5428, 53rexlimddv 2826 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  ||  ( # `  X
) )  ->  p  =  P )
5554ex 424 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( G  e. 
Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  -> 
( p  ||  ( # `
 X )  ->  p  =  P )
)
5655necon3ad 2634 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( G  e. 
Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  -> 
( p  =/=  P  ->  -.  p  ||  ( # `
 X ) ) )
5756imp 419 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  ->  -.  p  ||  ( # `  X ) )
58 simplr 732 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  ->  p  e.  Prime )
599ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  -> 
( # `  X )  e.  NN )
60 pceq0 13236 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( p  e.  Prime  /\  ( # `
 X )  e.  NN )  ->  (
( p  pCnt  ( # `
 X ) )  =  0  <->  -.  p  ||  ( # `  X
) ) )
6158, 59, 60syl2anc 643 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  -> 
( ( p  pCnt  (
# `  X )
)  =  0  <->  -.  p  ||  ( # `  X
) ) )
6257, 61mpbird 224 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  -> 
( p  pCnt  ( # `
 X ) )  =  0 )
63 prmnn 13074 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
6463ad2antrl 709 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  P  e.  NN )
6564, 10nnexpcld 11536 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) )  e.  NN )
6665ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  -> 
( P ^ ( P  pCnt  ( # `  X
) ) )  e.  NN )
6758, 66pccld 13216 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  -> 
( p  pCnt  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) ) )  e. 
NN0 )
6867nn0ge0d 10269 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  -> 
0  <_  ( p  pCnt  ( P ^ ( P  pCnt  ( # `  X
) ) ) ) )
6962, 68eqbrtrd 4224 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  /\  p  =/=  P )  -> 
( p  pCnt  ( # `
 X ) )  <_  ( p  pCnt  ( P ^ ( P 
pCnt  ( # `  X
) ) ) ) )
7021, 69pm2.61dane 2676 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( G  e. 
Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  /\  p  e.  Prime )  -> 
( p  pCnt  ( # `
 X ) )  <_  ( p  pCnt  ( P ^ ( P 
pCnt  ( # `  X
) ) ) ) )
7170ralrimiva 2781 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  A. p  e.  Prime  ( p  pCnt  (
# `  X )
)  <_  ( p  pCnt  ( P ^ ( P  pCnt  ( # `  X
) ) ) ) )
72 hashcl 11631 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( X  e.  Fin  ->  ( # `
 X )  e. 
NN0 )
7372ad2antlr 708 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( # `  X
)  e.  NN0 )
7473nn0zd 10365 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( # `  X
)  e.  ZZ )
7565nnzd 10366 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) )  e.  ZZ )
76 pc2dvds 13244 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( # `  X
)  e.  ZZ  /\  ( P ^ ( P 
pCnt  ( # `  X
) ) )  e.  ZZ )  ->  (
( # `  X ) 
||  ( P ^
( P  pCnt  ( # `
 X ) ) )  <->  A. p  e.  Prime  ( p  pCnt  ( # `  X
) )  <_  (
p  pCnt  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) ) ) ) )
7774, 75, 76syl2anc 643 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( ( # `
 X )  ||  ( P ^ ( P 
pCnt  ( # `  X
) ) )  <->  A. p  e.  Prime  ( p  pCnt  (
# `  X )
)  <_  ( p  pCnt  ( P ^ ( P  pCnt  ( # `  X
) ) ) ) ) )
7871, 77mpbird 224 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( # `  X
)  ||  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) ) )
79 oveq2 6081 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  ( P  pCnt  (
# `  X )
)  ->  ( P ^ n )  =  ( P ^ ( P  pCnt  ( # `  X
) ) ) )
8079breq2d 4216 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  ( P  pCnt  (
# `  X )
)  ->  ( ( # `
 X )  ||  ( P ^ n )  <-> 
( # `  X ) 
||  ( P ^
( P  pCnt  ( # `
 X ) ) ) ) )
8180rspcev 3044 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  pCnt  ( # `
 X ) )  e.  NN0  /\  ( # `
 X )  ||  ( P ^ ( P 
pCnt  ( # `  X
) ) ) )  ->  E. n  e.  NN0  ( # `  X ) 
||  ( P ^
n ) )
8210, 78, 81syl2anc 643 . . . . . . 7  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  ||  ( P ^ n ) )
83 pcprmpw2 13247 . . . . . . . . 9  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  ( # `
 X )  e.  NN )  ->  ( E. n  e.  NN0  ( # `  X ) 
||  ( P ^
n )  <->  ( # `  X
)  =  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) ) ) )
84 pcprmpw 13248 . . . . . . . . 9  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  ( # `
 X )  e.  NN )  ->  ( E. n  e.  NN0  ( # `  X )  =  ( P ^
n )  <->  ( # `  X
)  =  ( P ^ ( P  pCnt  (
# `  X )
) ) ) )
8583, 84bitr4d 248 . . . . . . . 8  |-  ( ( P  e.  Prime  /\  ( # `
 X )  e.  NN )  ->  ( E. n  e.  NN0  ( # `  X ) 
||  ( P ^
n )  <->  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) ) )
864, 9, 85syl2anc 643 . . . . . . 7  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( E. n  e.  NN0  ( # `  X )  ||  ( P ^ n )  <->  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) ) )
8782, 86mpbid 202 . . . . . 6  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) )
884, 87jca 519 . . . . 5  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) ) )  ->  ( P  e.  Prime  /\  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) ) )
89883adantr2 1117 . . . 4  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  /\  ( P  e.  Prime  /\  G  e.  Grp  /\  A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `
 x )  =  ( P ^ m
) ) )  -> 
( P  e.  Prime  /\ 
E. n  e.  NN0  ( # `  X )  =  ( P ^
n ) ) )
9089ex 424 . . 3  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  ->  ( ( P  e. 
Prime  /\  G  e.  Grp  /\ 
A. x  e.  X  E. m  e.  NN0  ( ( od `  G ) `  x
)  =  ( P ^ m ) )  ->  ( P  e. 
Prime  /\  E. n  e. 
NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) ) ) )
913, 90syl5bi 209 . 2  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  ->  ( P pGrp  G  -> 
( P  e.  Prime  /\ 
E. n  e.  NN0  ( # `  X )  =  ( P ^
n ) ) ) )
921pgpfi1 15221 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  P  e.  Prime  /\  n  e.  NN0 )  ->  (
( # `  X )  =  ( P ^
n )  ->  P pGrp  G ) )
93923expia 1155 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  P  e.  Prime )  -> 
( n  e.  NN0  ->  ( ( # `  X
)  =  ( P ^ n )  ->  P pGrp  G ) ) )
9493rexlimdv 2821 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  P  e.  Prime )  -> 
( E. n  e. 
NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n )  ->  P pGrp  G ) )
9594expimpd 587 . . 3  |-  ( G  e.  Grp  ->  (
( P  e.  Prime  /\ 
E. n  e.  NN0  ( # `  X )  =  ( P ^
n ) )  ->  P pGrp  G ) )
9695adantr 452 . 2  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  ->  ( ( P  e. 
Prime  /\  E. n  e. 
NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) )  ->  P pGrp  G )
)
9791, 96impbid 184 1  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  X  e.  Fin )  ->  ( P pGrp  G  <->  ( P  e.  Prime  /\  E. n  e.  NN0  ( # `  X
)  =  ( P ^ n ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    /\ w3a 936    = wceq 1652    e. wcel 1725    =/= wne 2598   A.wral 2697   E.wrex 2698   (/)c0 3620   class class class wbr 4204   ` cfv 5446  (class class class)co 6073   Fincfn 7101   0cc0 8982    <_ cle 9113   NNcn 9992   NN0cn0 10213   ZZcz 10274   ^cexp 11374   #chash 11610    || cdivides 12844   Primecprime 13071    pCnt cpc 13202   Basecbs 13461   Grpcgrp 14677   odcod 15155   pGrp cpgp 15157
This theorem is referenced by:  pgpfi2  15232  sylow2alem2  15244  slwhash  15250  fislw  15251
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1555  ax-5 1566  ax-17 1626  ax-9 1666  ax-8 1687  ax-13 1727  ax-14 1729  ax-6 1744  ax-7 1749  ax-11 1761  ax-12 1950  ax-ext 2416  ax-rep 4312  ax-sep 4322  ax-nul 4330  ax-pow 4369  ax-pr 4395  ax-un 4693  ax-inf2 7588  ax-cnex 9038  ax-resscn 9039  ax-1cn 9040  ax-icn 9041  ax-addcl 9042  ax-addrcl 9043  ax-mulcl 9044  ax-mulrcl 9045  ax-mulcom 9046  ax-addass 9047  ax-mulass 9048  ax-distr 9049  ax-i2m1 9050  ax-1ne0 9051  ax-1rid 9052  ax-rnegex 9053  ax-rrecex 9054  ax-cnre 9055  ax-pre-lttri 9056  ax-pre-lttrn 9057  ax-pre-ltadd 9058  ax-pre-mulgt0 9059  ax-pre-sup 9060
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1328  df-ex 1551  df-nf 1554  df-sb 1659  df-eu 2284  df-mo 2285  df-clab 2422  df-cleq 2428  df-clel 2431  df-nfc 2560  df-ne 2600  df-nel 2601  df-ral 2702  df-rex 2703  df-reu 2704  df-rmo 2705  df-rab 2706  df-v 2950  df-sbc 3154  df-csb 3244  df-dif 3315  df-un 3317  df-in 3319  df-ss 3326  df-pss 3328  df-nul 3621  df-if 3732  df-pw 3793  df-sn 3812  df-pr 3813  df-tp 3814  df-op 3815  df-uni 4008  df-int 4043  df-iun 4087  df-disj 4175  df-br 4205  df-opab 4259  df-mpt 4260  df-tr 4295  df-eprel 4486  df-id 4490  df-po 4495  df-so 4496  df-fr 4533  df-se 4534  df-we 4535  df-ord 4576  df-on 4577  df-lim 4578  df-suc 4579  df-om 4838  df-xp 4876  df-rel 4877  df-cnv 4878  df-co 4879  df-dm 4880  df-rn 4881  df-res 4882  df-ima 4883  df-iota 5410  df-fun 5448  df-fn 5449  df-f 5450  df-f1 5451  df-fo 5452  df-f1o 5453  df-fv 5454  df-isom 5455  df-ov 6076  df-oprab 6077  df-mpt2 6078  df-1st 6341  df-2nd 6342  df-riota 6541  df-recs 6625  df-rdg 6660  df-1o 6716  df-2o 6717  df-oadd 6720  df-omul 6721  df-er 6897  df-ec 6899  df-qs 6903  df-map 7012  df-en 7102  df-dom 7103  df-sdom 7104  df-fin 7105  df-sup 7438  df-oi 7471  df-card 7818  df-acn 7821  df-cda 8040  df-pnf 9114  df-mnf 9115  df-xr 9116  df-ltxr 9117  df-le 9118  df-sub 9285  df-neg 9286  df-div 9670  df-nn 9993  df-2 10050  df-3 10051  df-n0 10214  df-z 10275  df-uz 10481  df-q 10567  df-rp 10605  df-fz 11036  df-fzo 11128  df-fl 11194  df-mod 11243  df-seq 11316  df-exp 11375  df-fac 11559  df-bc 11586  df-hash 11611  df-cj 11896  df-re 11897  df-im 11898  df-sqr 12032  df-abs 12033  df-clim 12274  df-sum 12472  df-dvds 12845  df-gcd 12999  df-prm 13072  df-pc 13203  df-ndx 13464  df-slot 13465  df-base 13466  df-sets 13467  df-ress 13468  df-plusg 13534  df-0g 13719  df-mnd 14682  df-submnd 14731  df-grp 14804  df-minusg 14805  df-sbg 14806  df-mulg 14807  df-subg 14933  df-eqg 14935  df-ga 15059  df-od 15159  df-pgp 15161
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