Theorem eulerthlemfi 12091

Description: Lemma for eulerth 12096. 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 9172	. . 3 ⊢ 0 ∈ ℤ
2		eulerth.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
3	2	simp1d 994	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
4	3	nnzd 9279	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
5		fzofig 10324	. . 3 ⊢ ((0 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (0..^𝑁) ∈ Fin)
6	1, 4, 5	sylancr 411	. 2 ⊢ (𝜑 → (0..^𝑁) ∈ Fin)
7		eulerth.2	. . . 4 ⊢ 𝑆 = {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1}
8		ssrab2 3213	. . . 4 ⊢ {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1} ⊆ (0..^𝑁)
9	7, 8	eqsstri 3160	. . 3 ⊢ 𝑆 ⊆ (0..^𝑁)
10	9	a1i 9	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ (0..^𝑁))
11		elfzoelz 10039	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) → 𝑗 ∈ ℤ)
12	11	adantl 275	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑗 ∈ ℤ)
13	4	adantr 274	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
14	12, 13	gcdcld 11843	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑗 gcd 𝑁) ∈ ℕ0)
15	14	nn0zd 9278	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑗 gcd 𝑁) ∈ ℤ)
16		1zzd 9188	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 1 ∈ ℤ)
17		zdceq 9233	. . . . 5 ⊢ (((𝑗 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → DECID (𝑗 gcd 𝑁) = 1)
18	15, 16, 17	syl2anc 409	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → DECID (𝑗 gcd 𝑁) = 1)
19		oveq1 5828	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑗 → (𝑦 gcd 𝑁) = (𝑗 gcd 𝑁))
20	19	eqeq1d 2166	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑗 → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ (𝑗 gcd 𝑁) = 1))
21	20, 7	elrab2 2871	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑆 ↔ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) ∧ (𝑗 gcd 𝑁) = 1))
22	21	baibr 906	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) → ((𝑗 gcd 𝑁) = 1 ↔ 𝑗 ∈ 𝑆))
23	22	dcbid 824	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) → (DECID (𝑗 gcd 𝑁) = 1 ↔ DECID 𝑗 ∈ 𝑆))
24	23	adantl 275	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (DECID (𝑗 gcd 𝑁) = 1 ↔ DECID 𝑗 ∈ 𝑆))
25	18, 24	mpbid 146	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → DECID 𝑗 ∈ 𝑆)
26	25	ralrimiva 2530	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (0..^𝑁)DECID 𝑗 ∈ 𝑆)
27		ssfidc 6876	. 2 ⊢ (((0..^𝑁) ∈ Fin ∧ 𝑆 ⊆ (0..^𝑁) ∧ ∀𝑗 ∈ (0..^𝑁)DECID 𝑗 ∈ 𝑆) → 𝑆 ∈ Fin)
28	6, 10, 26, 27	syl3anc 1220	1 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ Fin)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104  DECID wdc 820   ∧ w3a 963   = wceq 1335   ∈ wcel 2128  ∀wral 2435  {crab 2439   ⊆ wss 3102  (class class class)co 5821  Fincfn 6682  0cc0 7726  1c1 7727  ℕcn 8827  ℤcz 9161  ..^cfzo 10034   gcd cgcd 11821

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1427  ax-7 1428  ax-gen 1429  ax-ie1 1473  ax-ie2 1474  ax-8 1484  ax-10 1485  ax-11 1486  ax-i12 1487  ax-bndl 1489  ax-4 1490  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-13 2130  ax-14 2131  ax-ext 2139  ax-coll 4079  ax-sep 4082  ax-nul 4090  ax-pow 4135  ax-pr 4169  ax-un 4393  ax-setind 4495  ax-iinf 4546  ax-cnex 7817  ax-resscn 7818  ax-1cn 7819  ax-1re 7820  ax-icn 7821  ax-addcl 7822  ax-addrcl 7823  ax-mulcl 7824  ax-mulrcl 7825  ax-addcom 7826  ax-mulcom 7827  ax-addass 7828  ax-mulass 7829  ax-distr 7830  ax-i2m1 7831  ax-0lt1 7832  ax-1rid 7833  ax-0id 7834  ax-rnegex 7835  ax-precex 7836  ax-cnre 7837  ax-pre-ltirr 7838  ax-pre-ltwlin 7839  ax-pre-lttrn 7840  ax-pre-apti 7841  ax-pre-ltadd 7842  ax-pre-mulgt0 7843  ax-pre-mulext 7844  ax-arch 7845  ax-caucvg 7846

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 821  df-3or 964  df-3an 965  df-tru 1338  df-fal 1341  df-nf 1441  df-sb 1743  df-eu 2009  df-mo 2010  df-clab 2144  df-cleq 2150  df-clel 2153  df-nfc 2288  df-ne 2328  df-nel 2423  df-ral 2440  df-rex 2441  df-reu 2442  df-rmo 2443  df-rab 2444  df-v 2714  df-sbc 2938  df-csb 3032  df-dif 3104  df-un 3106  df-in 3108  df-ss 3115  df-nul 3395  df-if 3506  df-pw 3545  df-sn 3566  df-pr 3567  df-op 3569  df-uni 3773  df-int 3808  df-iun 3851  df-br 3966  df-opab 4026  df-mpt 4027  df-tr 4063  df-id 4253  df-po 4256  df-iso 4257  df-iord 4326  df-on 4328  df-ilim 4329  df-suc 4331  df-iom 4549  df-xp 4591  df-rel 4592  df-cnv 4593  df-co 4594  df-dm 4595  df-rn 4596  df-res 4597  df-ima 4598  df-iota 5134  df-fun 5171  df-fn 5172  df-f 5173  df-f1 5174  df-fo 5175  df-f1o 5176  df-fv 5177  df-riota 5777  df-ov 5824  df-oprab 5825  df-mpo 5826  df-1st 6085  df-2nd 6086  df-recs 6249  df-frec 6335  df-1o 6360  df-er 6477  df-en 6683  df-fin 6685  df-sup 6924  df-pnf 7908  df-mnf 7909  df-xr 7910  df-ltxr 7911  df-le 7912  df-sub 8042  df-neg 8043  df-reap 8444  df-ap 8451  df-div 8540  df-inn 8828  df-2 8886  df-3 8887  df-4 8888  df-n0 9085  df-z 9162  df-uz 9434  df-q 9522  df-rp 9554  df-fz 9906  df-fzo 10035  df-fl 10162  df-mod 10215  df-seqfrec 10338  df-exp 10412  df-cj 10735  df-re 10736  df-im 10737  df-rsqrt 10891  df-abs 10892  df-dvds 11677  df-gcd 11822

This theorem is referenced by:  eulerthlemh  12094  eulerth  12096