Theorem eulerthlemfi 12228

Description: Lemma for eulerth 12233. The set 𝑆 is finite. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2014.) (Revised by Jim Kingdon, 7-Sep-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
eulerth.1	⊢ (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
eulerth.2	⊢ 𝑆 = {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1}

Assertion

Ref	Expression
eulerthlemfi	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ Fin)

Distinct variable group:   𝑦,𝑁

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦)   𝐴(𝑦)   𝑆(𝑦)

Proof of Theorem eulerthlemfi

Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0z 9264	. . 3 ⊢ 0 ∈ ℤ
2		eulerth.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
3	2	simp1d 1009	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
4	3	nnzd 9374	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
5		fzofig 10432	. . 3 ⊢ ((0 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (0..^𝑁) ∈ Fin)
6	1, 4, 5	sylancr 414	. 2 ⊢ (𝜑 → (0..^𝑁) ∈ Fin)
7		eulerth.2	. . . 4 ⊢ 𝑆 = {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1}
8		ssrab2 3241	. . . 4 ⊢ {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1} ⊆ (0..^𝑁)
9	7, 8	eqsstri 3188	. . 3 ⊢ 𝑆 ⊆ (0..^𝑁)
10	9	a1i 9	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ (0..^𝑁))
11		elfzoelz 10147	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) → 𝑗 ∈ ℤ)
12	11	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑗 ∈ ℤ)
13	4	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
14	12, 13	gcdcld 11969	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑗 gcd 𝑁) ∈ ℕ0)
15	14	nn0zd 9373	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑗 gcd 𝑁) ∈ ℤ)
16		1zzd 9280	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 1 ∈ ℤ)
17		zdceq 9328	. . . . 5 ⊢ (((𝑗 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → DECID (𝑗 gcd 𝑁) = 1)
18	15, 16, 17	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → DECID (𝑗 gcd 𝑁) = 1)
19		oveq1 5882	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑗 → (𝑦 gcd 𝑁) = (𝑗 gcd 𝑁))
20	19	eqeq1d 2186	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑗 → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ (𝑗 gcd 𝑁) = 1))
21	20, 7	elrab2 2897	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑆 ↔ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) ∧ (𝑗 gcd 𝑁) = 1))
22	21	baibr 920	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) → ((𝑗 gcd 𝑁) = 1 ↔ 𝑗 ∈ 𝑆))
23	22	dcbid 838	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) → (DECID (𝑗 gcd 𝑁) = 1 ↔ DECID 𝑗 ∈ 𝑆))
24	23	adantl 277	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (DECID (𝑗 gcd 𝑁) = 1 ↔ DECID 𝑗 ∈ 𝑆))
25	18, 24	mpbid 147	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → DECID 𝑗 ∈ 𝑆)
26	25	ralrimiva 2550	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (0..^𝑁)DECID 𝑗 ∈ 𝑆)
27		ssfidc 6934	. 2 ⊢ (((0..^𝑁) ∈ Fin ∧ 𝑆 ⊆ (0..^𝑁) ∧ ∀𝑗 ∈ (0..^𝑁)DECID 𝑗 ∈ 𝑆) → 𝑆 ∈ Fin)
28	6, 10, 26, 27	syl3anc 1238	1 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ Fin)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105  DECID wdc 834   ∧ w3a 978   = wceq 1353   ∈ wcel 2148  ∀wral 2455  {crab 2459   ⊆ wss 3130  (class class class)co 5875  Fincfn 6740  0cc0 7811  1c1 7812  ℕcn 8919  ℤcz 9253  ..^cfzo 10142   gcd cgcd 11943

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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4119  ax-sep 4122  ax-nul 4130  ax-pow 4175  ax-pr 4210  ax-un 4434  ax-setind 4537  ax-iinf 4588  ax-cnex 7902  ax-resscn 7903  ax-1cn 7904  ax-1re 7905  ax-icn 7906  ax-addcl 7907  ax-addrcl 7908  ax-mulcl 7909  ax-mulrcl 7910  ax-addcom 7911  ax-mulcom 7912  ax-addass 7913  ax-mulass 7914  ax-distr 7915  ax-i2m1 7916  ax-0lt1 7917  ax-1rid 7918  ax-0id 7919  ax-rnegex 7920  ax-precex 7921  ax-cnre 7922  ax-pre-ltirr 7923  ax-pre-ltwlin 7924  ax-pre-lttrn 7925  ax-pre-apti 7926  ax-pre-ltadd 7927  ax-pre-mulgt0 7928  ax-pre-mulext 7929  ax-arch 7930  ax-caucvg 7931

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2740  df-sbc 2964  df-csb 3059  df-dif 3132  df-un 3134  df-in 3136  df-ss 3143  df-nul 3424  df-if 3536  df-pw 3578  df-sn 3599  df-pr 3600  df-op 3602  df-uni 3811  df-int 3846  df-iun 3889  df-br 4005  df-opab 4066  df-mpt 4067  df-tr 4103  df-id 4294  df-po 4297  df-iso 4298  df-iord 4367  df-on 4369  df-ilim 4370  df-suc 4372  df-iom 4591  df-xp 4633  df-rel 4634  df-cnv 4635  df-co 4636  df-dm 4637  df-rn 4638  df-res 4639  df-ima 4640  df-iota 5179  df-fun 5219  df-fn 5220  df-f 5221  df-f1 5222  df-fo 5223  df-f1o 5224  df-fv 5225  df-riota 5831  df-ov 5878  df-oprab 5879  df-mpo 5880  df-1st 6141  df-2nd 6142  df-recs 6306  df-frec 6392  df-1o 6417  df-er 6535  df-en 6741  df-fin 6743  df-sup 6983  df-pnf 7994  df-mnf 7995  df-xr 7996  df-ltxr 7997  df-le 7998  df-sub 8130  df-neg 8131  df-reap 8532  df-ap 8539  df-div 8630  df-inn 8920  df-2 8978  df-3 8979  df-4 8980  df-n0 9177  df-z 9254  df-uz 9529  df-q 9620  df-rp 9654  df-fz 10009  df-fzo 10143  df-fl 10270  df-mod 10323  df-seqfrec 10446  df-exp 10520  df-cj 10851  df-re 10852  df-im 10853  df-rsqrt 11007  df-abs 11008  df-dvds 11795  df-gcd 11944

This theorem is referenced by:  eulerthlemh  12231  eulerth  12233