MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  hashgcdlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem hashgcdlem 15412
Description: A correspondence between elements of specific GCD and relative primes in a smaller ring. (Contributed by Stefan O'Rear, 12-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
hashgcdlem.a 𝐴 = {𝑦 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∣ (𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1}
hashgcdlem.b 𝐵 = {𝑧 ∈ (0..^𝑀) ∣ (𝑧 gcd 𝑀) = 𝑁}
hashgcdlem.f 𝐹 = (𝑥𝐴 ↦ (𝑥 · 𝑁))
Assertion
Ref Expression
hashgcdlem ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝐹:𝐴1-1-onto𝐵)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑀   𝑥,𝑧,𝑀   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝑁,𝑦   𝑧,𝑁
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑦,𝑧)   𝐵(𝑦,𝑧)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑧)

Proof of Theorem hashgcdlem
Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 hashgcdlem.f . 2 𝐹 = (𝑥𝐴 ↦ (𝑥 · 𝑁))
2 oveq1 6612 . . . . 5 (𝑦 = 𝑥 → (𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)))
32eqeq1d 2628 . . . 4 (𝑦 = 𝑥 → ((𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1 ↔ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1))
4 hashgcdlem.a . . . 4 𝐴 = {𝑦 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∣ (𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1}
53, 4elrab2 3353 . . 3 (𝑥𝐴 ↔ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1))
6 elfzonn0 12450 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) → 𝑥 ∈ ℕ0)
76ad2antrl 763 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑥 ∈ ℕ0)
8 nnnn0 11244 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
983ad2ant2 1081 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑁 ∈ ℕ0)
109adantr 481 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
117, 10nn0mulcld 11301 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 · 𝑁) ∈ ℕ0)
12 simpl1 1062 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑀 ∈ ℕ)
13 elfzolt2 12417 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) → 𝑥 < (𝑀 / 𝑁))
1413ad2antrl 763 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑥 < (𝑀 / 𝑁))
15 elfzoelz 12408 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) → 𝑥 ∈ ℤ)
1615ad2antrl 763 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑥 ∈ ℤ)
1716zred 11426 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑥 ∈ ℝ)
18 nnre 10972 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
19183ad2ant1 1080 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
2019adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑀 ∈ ℝ)
21 nnre 10972 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
22 nngt0 10994 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < 𝑁)
2321, 22jca 554 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
24233ad2ant2 1081 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
2524adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
26 ltmuldiv 10841 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → ((𝑥 · 𝑁) < 𝑀𝑥 < (𝑀 / 𝑁)))
2717, 20, 25, 26syl3anc 1323 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 · 𝑁) < 𝑀𝑥 < (𝑀 / 𝑁)))
2814, 27mpbird 247 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 · 𝑁) < 𝑀)
29 elfzo0 12446 . . . . 5 ((𝑥 · 𝑁) ∈ (0..^𝑀) ↔ ((𝑥 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑀 ∈ ℕ ∧ (𝑥 · 𝑁) < 𝑀))
3011, 12, 28, 29syl3anbrc 1244 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 · 𝑁) ∈ (0..^𝑀))
31 nncn 10973 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℂ)
32313ad2ant1 1080 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑀 ∈ ℂ)
33 nncn 10973 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
34333ad2ant2 1081 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑁 ∈ ℂ)
35 nnne0 10998 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
36353ad2ant2 1081 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑁 ≠ 0)
3732, 34, 36divcan1d 10747 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁) = 𝑀)
3837adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁) = 𝑀)
3938eqcomd 2632 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑀 = ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁))
4039oveq2d 6621 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀) = ((𝑥 · 𝑁) gcd ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁)))
41 nndivdvds 14908 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁𝑀 ↔ (𝑀 / 𝑁) ∈ ℕ))
4241biimp3a 1429 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℕ)
4342nnzd 11425 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℤ)
4443adantr 481 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℤ)
45 mulgcdr 15186 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ (𝑀 / 𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝑥 · 𝑁) gcd ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁)) = ((𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) · 𝑁))
4616, 44, 10, 45syl3anc 1323 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 · 𝑁) gcd ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁)) = ((𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) · 𝑁))
47 simprr 795 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)
4847oveq1d 6620 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) · 𝑁) = (1 · 𝑁))
4934mulid2d 10003 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (1 · 𝑁) = 𝑁)
5049adantr 481 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (1 · 𝑁) = 𝑁)
5148, 50eqtrd 2660 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) · 𝑁) = 𝑁)
5240, 46, 513eqtrd 2664 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀) = 𝑁)
53 oveq1 6612 . . . . . 6 (𝑧 = (𝑥 · 𝑁) → (𝑧 gcd 𝑀) = ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀))
5453eqeq1d 2628 . . . . 5 (𝑧 = (𝑥 · 𝑁) → ((𝑧 gcd 𝑀) = 𝑁 ↔ ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀) = 𝑁))
55 hashgcdlem.b . . . . 5 𝐵 = {𝑧 ∈ (0..^𝑀) ∣ (𝑧 gcd 𝑀) = 𝑁}
5654, 55elrab2 3353 . . . 4 ((𝑥 · 𝑁) ∈ 𝐵 ↔ ((𝑥 · 𝑁) ∈ (0..^𝑀) ∧ ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀) = 𝑁))
5730, 52, 56sylanbrc 697 . . 3 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 · 𝑁) ∈ 𝐵)
585, 57sylan2b 492 . 2 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ 𝑥𝐴) → (𝑥 · 𝑁) ∈ 𝐵)
59 oveq1 6612 . . . . 5 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧 gcd 𝑀) = (𝑤 gcd 𝑀))
6059eqeq1d 2628 . . . 4 (𝑧 = 𝑤 → ((𝑧 gcd 𝑀) = 𝑁 ↔ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁))
6160, 55elrab2 3353 . . 3 (𝑤𝐵 ↔ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁))
62 simprr 795 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)
63 elfzoelz 12408 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ (0..^𝑀) → 𝑤 ∈ ℤ)
6463ad2antrl 763 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑤 ∈ ℤ)
65 simpl1 1062 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑀 ∈ ℕ)
6665nnzd 11425 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑀 ∈ ℤ)
67 gcddvds 15144 . . . . . . . . . 10 ((𝑤 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑤 ∧ (𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑀))
6864, 66, 67syl2anc 692 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → ((𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑤 ∧ (𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑀))
6968simpld 475 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑤)
7062, 69eqbrtrrd 4642 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁𝑤)
71 nnz 11344 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
72713ad2ant2 1081 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
7372adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
7436adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁 ≠ 0)
75 dvdsval2 14905 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0 ∧ 𝑤 ∈ ℤ) → (𝑁𝑤 ↔ (𝑤 / 𝑁) ∈ ℤ))
7673, 74, 64, 75syl3anc 1323 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑁𝑤 ↔ (𝑤 / 𝑁) ∈ ℤ))
7770, 76mpbid 222 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) ∈ ℤ)
78 elfzofz 12423 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ (0..^𝑀) → 𝑤 ∈ (0...𝑀))
7978ad2antrl 763 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑤 ∈ (0...𝑀))
80 elfznn0 12371 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ (0...𝑀) → 𝑤 ∈ ℕ0)
81 nn0re 11246 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ ℕ0𝑤 ∈ ℝ)
82 nn0ge0 11263 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝑤)
8381, 82jca 554 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ ℕ0 → (𝑤 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑤))
8479, 80, 833syl 18 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑤))
8524adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
86 divge0 10837 . . . . . . 7 (((𝑤 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑤) ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → 0 ≤ (𝑤 / 𝑁))
8784, 85, 86syl2anc 692 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 0 ≤ (𝑤 / 𝑁))
88 elnn0z 11335 . . . . . 6 ((𝑤 / 𝑁) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑤 / 𝑁) ∈ ℤ ∧ 0 ≤ (𝑤 / 𝑁)))
8977, 87, 88sylanbrc 697 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) ∈ ℕ0)
9042adantr 481 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℕ)
91 elfzolt2 12417 . . . . . . 7 (𝑤 ∈ (0..^𝑀) → 𝑤 < 𝑀)
9291ad2antrl 763 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑤 < 𝑀)
9364zred 11426 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑤 ∈ ℝ)
9419adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑀 ∈ ℝ)
95 ltdiv1 10832 . . . . . . 7 ((𝑤 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → (𝑤 < 𝑀 ↔ (𝑤 / 𝑁) < (𝑀 / 𝑁)))
9693, 94, 85, 95syl3anc 1323 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 < 𝑀 ↔ (𝑤 / 𝑁) < (𝑀 / 𝑁)))
9792, 96mpbid 222 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) < (𝑀 / 𝑁))
98 elfzo0 12446 . . . . 5 ((𝑤 / 𝑁) ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ↔ ((𝑤 / 𝑁) ∈ ℕ0 ∧ (𝑀 / 𝑁) ∈ ℕ ∧ (𝑤 / 𝑁) < (𝑀 / 𝑁)))
9989, 90, 97, 98syl3anbrc 1244 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)))
10062oveq1d 6620 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → ((𝑤 gcd 𝑀) / 𝑁) = (𝑁 / 𝑁))
101 simpl2 1063 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
102 simpl3 1064 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁𝑀)
103 gcddiv 15187 . . . . . 6 (((𝑤 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑁𝑤𝑁𝑀)) → ((𝑤 gcd 𝑀) / 𝑁) = ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)))
10464, 66, 101, 70, 102, 103syl32anc 1331 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → ((𝑤 gcd 𝑀) / 𝑁) = ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)))
10534, 36dividd 10744 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (𝑁 / 𝑁) = 1)
106105adantr 481 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑁 / 𝑁) = 1)
107100, 104, 1063eqtr3d 2668 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)
108 oveq1 6612 . . . . . 6 (𝑦 = (𝑤 / 𝑁) → (𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)))
109108eqeq1d 2628 . . . . 5 (𝑦 = (𝑤 / 𝑁) → ((𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1 ↔ ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1))
110109, 4elrab2 3353 . . . 4 ((𝑤 / 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑤 / 𝑁) ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1))
11199, 107, 110sylanbrc 697 . . 3 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) ∈ 𝐴)
11261, 111sylan2b 492 . 2 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ 𝑤𝐵) → (𝑤 / 𝑁) ∈ 𝐴)
1135simplbi 476 . . . 4 (𝑥𝐴𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)))
11461simplbi 476 . . . 4 (𝑤𝐵𝑤 ∈ (0..^𝑀))
115113, 114anim12i 589 . . 3 ((𝑥𝐴𝑤𝐵) → (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀)))
11663ad2antll 764 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑤 ∈ ℤ)
117116zcnd 11427 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑤 ∈ ℂ)
11834adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑁 ∈ ℂ)
11936adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑁 ≠ 0)
120117, 118, 119divcan1d 10747 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → ((𝑤 / 𝑁) · 𝑁) = 𝑤)
121120eqcomd 2632 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑤 = ((𝑤 / 𝑁) · 𝑁))
122 oveq1 6612 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) → (𝑥 · 𝑁) = ((𝑤 / 𝑁) · 𝑁))
123122eqeq2d 2636 . . . . 5 (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) → (𝑤 = (𝑥 · 𝑁) ↔ 𝑤 = ((𝑤 / 𝑁) · 𝑁)))
124121, 123syl5ibrcom 237 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) → 𝑤 = (𝑥 · 𝑁)))
12515ad2antrl 763 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑥 ∈ ℤ)
126125zcnd 11427 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑥 ∈ ℂ)
127126, 118, 119divcan4d 10752 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → ((𝑥 · 𝑁) / 𝑁) = 𝑥)
128127eqcomd 2632 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑥 = ((𝑥 · 𝑁) / 𝑁))
129 oveq1 6612 . . . . . 6 (𝑤 = (𝑥 · 𝑁) → (𝑤 / 𝑁) = ((𝑥 · 𝑁) / 𝑁))
130129eqeq2d 2636 . . . . 5 (𝑤 = (𝑥 · 𝑁) → (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) ↔ 𝑥 = ((𝑥 · 𝑁) / 𝑁)))
131128, 130syl5ibrcom 237 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → (𝑤 = (𝑥 · 𝑁) → 𝑥 = (𝑤 / 𝑁)))
132124, 131impbid 202 . . 3 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) ↔ 𝑤 = (𝑥 · 𝑁)))
133115, 132sylan2 491 . 2 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐵)) → (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) ↔ 𝑤 = (𝑥 · 𝑁)))
1341, 58, 112, 133f1o2d 6841 1 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝐹:𝐴1-1-onto𝐵)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1992  wne 2796  {crab 2916   class class class wbr 4618  cmpt 4678  1-1-ontowf1o 5849  (class class class)co 6605  cc 9879  cr 9880  0cc0 9881  1c1 9882   · cmul 9886   < clt 10019  cle 10020   / cdiv 10629  cn 10965  0cn0 11237  cz 11322  ...cfz 12265  ..^cfzo 12403  cdvds 14902   gcd cgcd 15135
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1841  ax-6 1890  ax-7 1937  ax-8 1994  ax-9 2001  ax-10 2021  ax-11 2036  ax-12 2049  ax-13 2250  ax-ext 2606  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6903  ax-cnex 9937  ax-resscn 9938  ax-1cn 9939  ax-icn 9940  ax-addcl 9941  ax-addrcl 9942  ax-mulcl 9943  ax-mulrcl 9944  ax-mulcom 9945  ax-addass 9946  ax-mulass 9947  ax-distr 9948  ax-i2m1 9949  ax-1ne0 9950  ax-1rid 9951  ax-rnegex 9952  ax-rrecex 9953  ax-cnre 9954  ax-pre-lttri 9955  ax-pre-lttrn 9956  ax-pre-ltadd 9957  ax-pre-mulgt0 9958  ax-pre-sup 9959
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1883  df-eu 2478  df-mo 2479  df-clab 2613  df-cleq 2619  df-clel 2622  df-nfc 2756  df-ne 2797  df-nel 2900  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3193  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-iun 4492  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5642  df-ord 5688  df-on 5689  df-lim 5690  df-suc 5691  df-iota 5813  df-fun 5852  df-fn 5853  df-f 5854  df-f1 5855  df-fo 5856  df-f1o 5857  df-fv 5858  df-riota 6566  df-ov 6608  df-oprab 6609  df-mpt2 6610  df-om 7014  df-1st 7116  df-2nd 7117  df-wrecs 7353  df-recs 7414  df-rdg 7452  df-er 7688  df-en 7901  df-dom 7902  df-sdom 7903  df-sup 8293  df-inf 8294  df-pnf 10021  df-mnf 10022  df-xr 10023  df-ltxr 10024  df-le 10025  df-sub 10213  df-neg 10214  df-div 10630  df-nn 10966  df-2 11024  df-3 11025  df-n0 11238  df-z 11323  df-uz 11632  df-rp 11777  df-fz 12266  df-fzo 12404  df-fl 12530  df-mod 12606  df-seq 12739  df-exp 12798  df-cj 13768  df-re 13769  df-im 13770  df-sqrt 13904  df-abs 13905  df-dvds 14903  df-gcd 15136
This theorem is referenced by:  hashgcdeq  15413
  Copyright terms: Public domain W3C validator