Theorem eulerthlemh 12424

Description: Lemma for eulerth 12426. A permutation of ( 1 ... ( phi ` N ) ). (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2014.) (Revised by Jim Kingdon, 5-Sep-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
eulerth.1	|- ( ph -> ( N e. NN /\ A e. ZZ /\ ( A gcd N ) = 1 ) )
eulerth.2	|- S = { y e. ( 0..^ N ) | ( y gcd N ) = 1 }
eulerth.4	|- ( ph -> F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S )
eulerth.h	|- H = ( `' F o. ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) )

Assertion

Ref	Expression
eulerthlemh	|- ( ph -> H : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) )

Distinct variable groups:   y, A   y, F   y, N   ph, y

Allowed substitution hints:   S( y)   H( y)

Proof of Theorem eulerthlemh

Dummy variables a b u v are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eulerth.4	. . . 4 |- ( ph -> F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S )
2		f1ocnv 5520	. . . 4 |- ( F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S -> `' F : S -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) )
3	1, 2	syl 14	. . 3 |- ( ph -> `' F : S -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) )
4		eulerth.1	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( N e. NN /\ A e. ZZ /\ ( A gcd N ) = 1 ) )
5		eulerth.2	. . . . . . 7 |- S = { y e. ( 0..^ N ) | ( y gcd N ) = 1 }
6		eqid 2196	. . . . . . 7 |- ( 1 ... ( phi ` N ) ) = ( 1 ... ( phi ` N ) )
7		fveq2 5561	. . . . . . . . . 10 |- ( a = b -> ( F ` a ) = ( F ` b ) )
8	7	oveq2d 5941	. . . . . . . . 9 |- ( a = b -> ( A x. ( F ` a ) ) = ( A x. ( F ` b ) ) )
9	8	oveq1d 5940	. . . . . . . 8 |- ( a = b -> ( ( A x. ( F ` a ) ) mod N ) = ( ( A x. ( F ` b ) ) mod N ) )
10	9	cbvmptv 4130	. . . . . . 7 |- ( a e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` a ) ) mod N ) ) = ( b e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` b ) ) mod N ) )
11	4, 5, 6, 1, 10	eulerthlem1 12420	. . . . . 6 |- ( ph -> ( a e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` a ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) --> S )
12		fveq2 5561	. . . . . . . . . 10 |- ( a = y -> ( F ` a ) = ( F ` y ) )
13	12	oveq2d 5941	. . . . . . . . 9 |- ( a = y -> ( A x. ( F ` a ) ) = ( A x. ( F ` y ) ) )
14	13	oveq1d 5940	. . . . . . . 8 |- ( a = y -> ( ( A x. ( F ` a ) ) mod N ) = ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) )
15	14	cbvmptv 4130	. . . . . . 7 |- ( a e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` a ) ) mod N ) ) = ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) )
16	15	feq1i 5403	. . . . . 6 |- ( ( a e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` a ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) --> S <-> ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) --> S )
17	11, 16	sylib 122	. . . . 5 |- ( ph -> ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) --> S )
18	4	simp1d 1011	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> N e. NN )
19	18	adantr 276	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> N e. NN )
20	4	simp2d 1012	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> A e. ZZ )
21	20	adantr 276	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> A e. ZZ )
22		ssrab2 3269	. . . . . . . . . . . . 13 |- { y e. ( 0..^ N ) | ( y gcd N ) = 1 } C_ ( 0..^ N )
23	5, 22	eqsstri 3216	. . . . . . . . . . . 12 |- S C_ ( 0..^ N )
24		fzo0ssnn0 10308	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( 0..^ N ) C_ NN0
25		nn0ssz 9361	. . . . . . . . . . . . 13 |- NN0 C_ ZZ
26	24, 25	sstri 3193	. . . . . . . . . . . 12 |- ( 0..^ N ) C_ ZZ
27	23, 26	sstri 3193	. . . . . . . . . . 11 |- S C_ ZZ
28		f1of 5507	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S -> F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) --> S )
29	1, 28	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) --> S )
30	29	adantr 276	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) --> S )
31		simprl 529	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) )
32	30, 31	ffvelcdmd 5701	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` u ) e. S )
33	27, 32	sselid 3182	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` u ) e. ZZ )
34	21, 33	zmulcld 9471	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( A x. ( F ` u ) ) e. ZZ )
35	29	ffvelcdmda 5700	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) -> ( F ` v ) e. S )
36	35	adantrl 478	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` v ) e. S )
37	27, 36	sselid 3182	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` v ) e. ZZ )
38	21, 37	zmulcld 9471	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( A x. ( F ` v ) ) e. ZZ )
39		moddvds 11981	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. NN /\ ( A x. ( F ` u ) ) e. ZZ /\ ( A x. ( F ` v ) ) e. ZZ ) -> ( ( ( A x. ( F ` u ) ) mod N ) = ( ( A x. ( F ` v ) ) mod N ) <-> N || ( ( A x. ( F ` u ) ) - ( A x. ( F ` v ) ) ) ) )
40	19, 34, 38, 39	syl3anc 1249	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( ( A x. ( F ` u ) ) mod N ) = ( ( A x. ( F ` v ) ) mod N ) <-> N || ( ( A x. ( F ` u ) ) - ( A x. ( F ` v ) ) ) ) )
41		eqid 2196	. . . . . . . . . 10 |- ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) = ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) )
42		fveq2 5561	. . . . . . . . . . . 12 |- ( y = u -> ( F ` y ) = ( F ` u ) )
43	42	oveq2d 5941	. . . . . . . . . . 11 |- ( y = u -> ( A x. ( F ` y ) ) = ( A x. ( F ` u ) ) )
44	43	oveq1d 5940	. . . . . . . . . 10 |- ( y = u -> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) = ( ( A x. ( F ` u ) ) mod N ) )
45		zmodfzo 10456	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( A x. ( F ` u ) ) e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( ( A x. ( F ` u ) ) mod N ) e. ( 0..^ N ) )
46	34, 19, 45	syl2anc 411	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( A x. ( F ` u ) ) mod N ) e. ( 0..^ N ) )
47	41, 44, 31, 46	fvmptd3 5658	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` u ) = ( ( A x. ( F ` u ) ) mod N ) )
48		fveq2 5561	. . . . . . . . . . . 12 |- ( y = v -> ( F ` y ) = ( F ` v ) )
49	48	oveq2d 5941	. . . . . . . . . . 11 |- ( y = v -> ( A x. ( F ` y ) ) = ( A x. ( F ` v ) ) )
50	49	oveq1d 5940	. . . . . . . . . 10 |- ( y = v -> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) = ( ( A x. ( F ` v ) ) mod N ) )
51		simprr 531	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) )
52		zmodfzo 10456	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( A x. ( F ` v ) ) e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( ( A x. ( F ` v ) ) mod N ) e. ( 0..^ N ) )
53	38, 19, 52	syl2anc 411	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( A x. ( F ` v ) ) mod N ) e. ( 0..^ N ) )
54	41, 50, 51, 53	fvmptd3 5658	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` v ) = ( ( A x. ( F ` v ) ) mod N ) )
55	47, 54	eqeq12d 2211	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` u ) = ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` v ) <-> ( ( A x. ( F ` u ) ) mod N ) = ( ( A x. ( F ` v ) ) mod N ) ) )
56	21	zcnd 9466	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> A e. CC )
57	33	zcnd 9466	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` u ) e. CC )
58	37	zcnd 9466	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` v ) e. CC )
59	56, 57, 58	subdid 8457	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( A x. ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) = ( ( A x. ( F ` u ) ) - ( A x. ( F ` v ) ) ) )
60	59	breq2d 4046	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( N || ( A x. ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) <-> N || ( ( A x. ( F ` u ) ) - ( A x. ( F ` v ) ) ) ) )
61	40, 55, 60	3bitr4d 220	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` u ) = ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` v ) <-> N || ( A x. ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) ) )
62	18	nnzd 9464	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> N e. ZZ )
63	62, 20	gcdcomd 12166	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( N gcd A ) = ( A gcd N ) )
64	4	simp3d 1013	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( A gcd N ) = 1 )
65	63, 64	eqtrd 2229	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> ( N gcd A ) = 1 )
66	65	adantr 276	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( N gcd A ) = 1 )
67	62	adantr 276	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> N e. ZZ )
68	33, 37	zsubcld 9470	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) e. ZZ )
69		coprmdvds 12285	. . . . . . . . . 10 |- ( ( N e. ZZ /\ A e. ZZ /\ ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) e. ZZ ) -> ( ( N || ( A x. ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) /\ ( N gcd A ) = 1 ) -> N || ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) )
70	67, 21, 68, 69	syl3anc 1249	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( N || ( A x. ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) /\ ( N gcd A ) = 1 ) -> N || ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) )
71		zq 9717	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( F ` u ) e. ZZ -> ( F ` u ) e. QQ )
72	33, 71	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` u ) e. QQ )
73		zq 9717	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( N e. ZZ -> N e. QQ )
74	62, 73	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> N e. QQ )
75	74	adantr 276	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> N e. QQ )
76	23, 32	sselid 3182	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` u ) e. ( 0..^ N ) )
77		elfzole1 10248	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( F ` u ) e. ( 0..^ N ) -> 0 <_ ( F ` u ) )
78	76, 77	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> 0 <_ ( F ` u ) )
79		elfzolt2 10249	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( F ` u ) e. ( 0..^ N ) -> ( F ` u ) < N )
80	76, 79	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` u ) < N )
81		modqid 10458	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( F ` u ) e. QQ /\ N e. QQ ) /\ ( 0 <_ ( F ` u ) /\ ( F ` u ) < N ) ) -> ( ( F ` u ) mod N ) = ( F ` u ) )
82	72, 75, 78, 80, 81	syl22anc 1250	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( F ` u ) mod N ) = ( F ` u ) )
83	27, 35	sselid 3182	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) -> ( F ` v ) e. ZZ )
84	83	adantrl 478	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` v ) e. ZZ )
85		zq 9717	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( F ` v ) e. ZZ -> ( F ` v ) e. QQ )
86	84, 85	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` v ) e. QQ )
87	23, 35	sselid 3182	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ph /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) -> ( F ` v ) e. ( 0..^ N ) )
88		elfzole1 10248	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( F ` v ) e. ( 0..^ N ) -> 0 <_ ( F ` v ) )
89	87, 88	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) -> 0 <_ ( F ` v ) )
90	89	adantrl 478	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> 0 <_ ( F ` v ) )
91	87	adantrl 478	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` v ) e. ( 0..^ N ) )
92		elfzolt2 10249	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( F ` v ) e. ( 0..^ N ) -> ( F ` v ) < N )
93	91, 92	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( F ` v ) < N )
94		modqid 10458	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( F ` v ) e. QQ /\ N e. QQ ) /\ ( 0 <_ ( F ` v ) /\ ( F ` v ) < N ) ) -> ( ( F ` v ) mod N ) = ( F ` v ) )
95	86, 75, 90, 93, 94	syl22anc 1250	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( F ` v ) mod N ) = ( F ` v ) )
96	82, 95	eqeq12d 2211	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( ( F ` u ) mod N ) = ( ( F ` v ) mod N ) <-> ( F ` u ) = ( F ` v ) ) )
97		moddvds 11981	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( N e. NN /\ ( F ` u ) e. ZZ /\ ( F ` v ) e. ZZ ) -> ( ( ( F ` u ) mod N ) = ( ( F ` v ) mod N ) <-> N || ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) )
98	19, 33, 37, 97	syl3anc 1249	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( ( F ` u ) mod N ) = ( ( F ` v ) mod N ) <-> N || ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) )
99		f1of1 5506	. . . . . . . . . . . 12 |- ( F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S -> F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-> S )
100	1, 99	syl 14	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-> S )
101		f1fveq 5822	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-> S /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( F ` u ) = ( F ` v ) <-> u = v ) )
102	100, 101	sylan 283	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( F ` u ) = ( F ` v ) <-> u = v ) )
103	96, 98, 102	3bitr3d 218	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( N || ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) <-> u = v ) )
104	70, 103	sylibd 149	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( N || ( A x. ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) /\ ( N gcd A ) = 1 ) -> u = v ) )
105	66, 104	mpan2d 428	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( N || ( A x. ( ( F ` u ) - ( F ` v ) ) ) -> u = v ) )
106	61, 105	sylbid 150	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) ) -> ( ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` u ) = ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` v ) -> u = v ) )
107	106	ralrimivva 2579	. . . . 5 |- ( ph -> A. u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) A. v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ( ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` u ) = ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` v ) -> u = v ) )
108		dff13 5818	. . . . 5 |- ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-> S <-> ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) --> S /\ A. u e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) A. v e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) ( ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` u ) = ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ` v ) -> u = v ) ) )
109	17, 107, 108	sylanbrc 417	. . . 4 |- ( ph -> ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-> S )
110		1zzd 9370	. . . . . . 7 |- ( ph -> 1 e. ZZ )
111	18	phicld 12411	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( phi ` N ) e. NN )
112	111	nnzd 9464	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( phi ` N ) e. ZZ )
113	110, 112	fzfigd 10540	. . . . . 6 |- ( ph -> ( 1 ... ( phi ` N ) ) e. Fin )
114		f1oeng 6825	. . . . . 6 |- ( ( ( 1 ... ( phi ` N ) ) e. Fin /\ F : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S ) -> ( 1 ... ( phi ` N ) ) ~~ S )
115	113, 1, 114	syl2anc 411	. . . . 5 |- ( ph -> ( 1 ... ( phi ` N ) ) ~~ S )
116	4, 5	eulerthlemfi 12421	. . . . 5 |- ( ph -> S e. Fin )
117		f1finf1o 7022	. . . . 5 |- ( ( ( 1 ... ( phi ` N ) ) ~~ S /\ S e. Fin ) -> ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-> S <-> ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S ) )
118	115, 116, 117	syl2anc 411	. . . 4 |- ( ph -> ( ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-> S <-> ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S ) )
119	109, 118	mpbid 147	. . 3 |- ( ph -> ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S )
120		f1oco 5530	. . 3 |- ( ( `' F : S -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) /\ ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> S ) -> ( `' F o. ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) )
121	3, 119, 120	syl2anc 411	. 2 |- ( ph -> ( `' F o. ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) )
122		eulerth.h	. . 3 |- H = ( `' F o. ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) )
123		f1oeq1 5495	. . 3 |- ( H = ( `' F o. ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ) -> ( H : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) <-> ( `' F o. ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) ) )
124	122, 123	ax-mp 5	. 2 |- ( H : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) <-> ( `' F o. ( y e. ( 1 ... ( phi ` N ) ) |-> ( ( A x. ( F ` y ) ) mod N ) ) ) : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) )
125	121, 124	sylibr 134	1 |- ( ph -> H : ( 1 ... ( phi ` N ) ) -1-1-onto-> ( 1 ... ( phi ` N ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   /\ w3a 980   = wceq 1364   e. wcel 2167   A.wral 2475   {crab 2479   class class class wbr 4034   |-> cmpt 4095   `'ccnv 4663   o. ccom 4668   -->wf 5255   -1-1->wf1 5256   -1-1-onto->wf1o 5258   ` cfv 5259  (class class class)co 5925   ~~ cen 6806   Fincfn 6808   0cc0 7896   1c1 7897   x. cmul 7901   < clt 8078   <_ cle 8079   - cmin 8214   NNcn 9007   NN0cn0 9266   ZZcz 9343   QQcq 9710   ...cfz 10100  ..^cfzo 10234   mod cmo 10431   || cdvds 11969   gcd cgcd 12145   phicphi 12402

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625  ax-cnex 7987  ax-resscn 7988  ax-1cn 7989  ax-1re 7990  ax-icn 7991  ax-addcl 7992  ax-addrcl 7993  ax-mulcl 7994  ax-mulrcl 7995  ax-addcom 7996  ax-mulcom 7997  ax-addass 7998  ax-mulass 7999  ax-distr 8000  ax-i2m1 8001  ax-0lt1 8002  ax-1rid 8003  ax-0id 8004  ax-rnegex 8005  ax-precex 8006  ax-cnre 8007  ax-pre-ltirr 8008  ax-pre-ltwlin 8009  ax-pre-lttrn 8010  ax-pre-apti 8011  ax-pre-ltadd 8012  ax-pre-mulgt0 8013  ax-pre-mulext 8014  ax-arch 8015  ax-caucvg 8016

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-if 3563  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-id 4329  df-po 4332  df-iso 4333  df-iord 4402  df-on 4404  df-ilim 4405  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-riota 5880  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-recs 6372  df-frec 6458  df-1o 6483  df-er 6601  df-en 6809  df-dom 6810  df-fin 6811  df-sup 7059  df-pnf 8080  df-mnf 8081  df-xr 8082  df-ltxr 8083  df-le 8084  df-sub 8216  df-neg 8217  df-reap 8619  df-ap 8626  df-div 8717  df-inn 9008  df-2 9066  df-3 9067  df-4 9068  df-n0 9267  df-z 9344  df-uz 9619  df-q 9711  df-rp 9746  df-fz 10101  df-fzo 10235  df-fl 10377  df-mod 10432  df-seqfrec 10557  df-exp 10648  df-ihash 10885  df-cj 11024  df-re 11025  df-im 11026  df-rsqrt 11180  df-abs 11181  df-dvds 11970  df-gcd 12146  df-phi 12404

This theorem is referenced by:  eulerthlemth  12425