ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  hashgcdeq GIF version

Theorem hashgcdeq 12239
Description: Number of initial positive integers with specified divisors. (Contributed by Stefan O'Rear, 12-Sep-2015.)
Assertion
Ref Expression
hashgcdeq ((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = if(๐‘ โˆฅ ๐‘€, (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)), 0))
Distinct variable groups:   ๐‘ฅ,๐‘€   ๐‘ฅ,๐‘

Proof of Theorem hashgcdeq
Dummy variables ๐‘ง ๐‘ฆ are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqeq2 2187 . 2 ((ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)) = if(๐‘ โˆฅ ๐‘€, (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)), 0) โ†’ ((โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)) โ†” (โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = if(๐‘ โˆฅ ๐‘€, (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)), 0)))
2 eqeq2 2187 . 2 (0 = if(๐‘ โˆฅ ๐‘€, (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)), 0) โ†’ ((โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = 0 โ†” (โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = if(๐‘ โˆฅ ๐‘€, (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)), 0)))
3 nndivdvds 11803 . . . . 5 ((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (๐‘ โˆฅ ๐‘€ โ†” (๐‘€ / ๐‘) โˆˆ โ„•))
43biimpa 296 . . . 4 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (๐‘€ / ๐‘) โˆˆ โ„•)
5 dfphi2 12220 . . . 4 ((๐‘€ / ๐‘) โˆˆ โ„• โ†’ (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)) = (โ™ฏโ€˜{๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1}))
64, 5syl 14 . . 3 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)) = (โ™ฏโ€˜{๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1}))
7 0z 9264 . . . . . 6 0 โˆˆ โ„ค
84nnzd 9374 . . . . . 6 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (๐‘€ / ๐‘) โˆˆ โ„ค)
9 fzofig 10432 . . . . . 6 ((0 โˆˆ โ„ค โˆง (๐‘€ / ๐‘) โˆˆ โ„ค) โ†’ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆˆ Fin)
107, 8, 9sylancr 414 . . . . 5 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆˆ Fin)
11 elfzoelz 10147 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค)
1211adantl 277 . . . . . . . . 9 ((((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘))) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค)
138adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘))) โ†’ (๐‘€ / ๐‘) โˆˆ โ„ค)
1412, 13gcdcld 11969 . . . . . . . 8 ((((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘))) โ†’ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) โˆˆ โ„•0)
1514nn0zd 9373 . . . . . . 7 ((((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘))) โ†’ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) โˆˆ โ„ค)
16 1zzd 9280 . . . . . . 7 ((((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘))) โ†’ 1 โˆˆ โ„ค)
17 zdceq 9328 . . . . . . 7 (((๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ โ„ค) โ†’ DECID (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1)
1815, 16, 17syl2anc 411 . . . . . 6 ((((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘))) โ†’ DECID (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1)
1918ralrimiva 2550 . . . . 5 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ โˆ€๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘))DECID (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1)
2010, 19ssfirab 6933 . . . 4 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ {๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1} โˆˆ Fin)
21 eqid 2177 . . . . . 6 {๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1} = {๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1}
22 eqid 2177 . . . . . 6 {๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘} = {๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}
23 eqid 2177 . . . . . 6 (๐‘ง โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1} โ†ฆ (๐‘ง ยท ๐‘)) = (๐‘ง โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1} โ†ฆ (๐‘ง ยท ๐‘))
2421, 22, 23hashgcdlem 12238 . . . . 5 ((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (๐‘ง โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1} โ†ฆ (๐‘ง ยท ๐‘)):{๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1}โ€“1-1-ontoโ†’{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘})
25243expa 1203 . . . 4 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (๐‘ง โˆˆ {๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1} โ†ฆ (๐‘ง ยท ๐‘)):{๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1}โ€“1-1-ontoโ†’{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘})
2620, 25fihasheqf1od 10769 . . 3 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (โ™ฏโ€˜{๐‘ฆ โˆˆ (0..^(๐‘€ / ๐‘)) โˆฃ (๐‘ฆ gcd (๐‘€ / ๐‘)) = 1}) = (โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}))
276, 26eqtr2d 2211 . 2 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)))
28 simprr 531 . . . . . . . . . 10 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง (๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆง (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)) โ†’ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)
29 elfzoelz 10147 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค)
3029ad2antrl 490 . . . . . . . . . . . 12 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง (๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆง (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค)
31 nnz 9272 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘€ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ค)
3231ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . 12 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง (๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆง (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)) โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„ค)
33 gcddvds 11964 . . . . . . . . . . . 12 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค) โ†’ ((๐‘ฅ gcd ๐‘€) โˆฅ ๐‘ฅ โˆง (๐‘ฅ gcd ๐‘€) โˆฅ ๐‘€))
3430, 32, 33syl2anc 411 . . . . . . . . . . 11 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง (๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆง (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)) โ†’ ((๐‘ฅ gcd ๐‘€) โˆฅ ๐‘ฅ โˆง (๐‘ฅ gcd ๐‘€) โˆฅ ๐‘€))
3534simprd 114 . . . . . . . . . 10 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง (๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆง (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)) โ†’ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) โˆฅ ๐‘€)
3628, 35eqbrtrrd 4028 . . . . . . . . 9 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง (๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆง (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)) โ†’ ๐‘ โˆฅ ๐‘€)
3736expr 375 . . . . . . . 8 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€)) โ†’ ((๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘ โ†’ ๐‘ โˆฅ ๐‘€))
3837con3d 631 . . . . . . 7 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€)) โ†’ (ยฌ ๐‘ โˆฅ ๐‘€ โ†’ ยฌ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘))
3938impancom 260 . . . . . 6 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ยฌ ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โ†’ ยฌ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘))
4039ralrimiv 2549 . . . . 5 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ยฌ ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) ยฌ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)
41 rabeq0 3453 . . . . 5 ({๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘} = โˆ… โ†” โˆ€๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) ยฌ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘)
4240, 41sylibr 134 . . . 4 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ยฌ ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ {๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘} = โˆ…)
4342fveq2d 5520 . . 3 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ยฌ ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = (โ™ฏโ€˜โˆ…))
44 hash0 10776 . . 3 (โ™ฏโ€˜โˆ…) = 0
4543, 44eqtrdi 2226 . 2 (((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โˆง ยฌ ๐‘ โˆฅ ๐‘€) โ†’ (โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = 0)
46 dvdsdc 11805 . . . 4 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„ค) โ†’ DECID ๐‘ โˆฅ ๐‘€)
4731, 46sylan2 286 . . 3 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„•) โ†’ DECID ๐‘ โˆฅ ๐‘€)
4847ancoms 268 . 2 ((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ DECID ๐‘ โˆฅ ๐‘€)
491, 2, 27, 45, 48ifbothdadc 3567 1 ((๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (โ™ฏโ€˜{๐‘ฅ โˆˆ (0..^๐‘€) โˆฃ (๐‘ฅ gcd ๐‘€) = ๐‘}) = if(๐‘ โˆฅ ๐‘€, (ฯ•โ€˜(๐‘€ / ๐‘)), 0))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ยฌ wn 3   โ†’ wi 4   โˆง wa 104  DECID wdc 834   = wceq 1353   โˆˆ wcel 2148  โˆ€wral 2455  {crab 2459  โˆ…c0 3423  ifcif 3535   class class class wbr 4004   โ†ฆ cmpt 4065  โ€“1-1-ontoโ†’wf1o 5216  โ€˜cfv 5217  (class class class)co 5875  Fincfn 6740  0cc0 7811  1c1 7812   ยท cmul 7816   / cdiv 8629  โ„•cn 8919  โ„คcz 9253  ..^cfzo 10142  โ™ฏchash 10755   โˆฅ cdvds 11794   gcd cgcd 11943  ฯ•cphi 12209
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-stab 831  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-dom 6742  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-ihash 10756  df-cj 10851  df-re 10852  df-im 10853  df-rsqrt 11007  df-abs 11008  df-dvds 11795  df-gcd 11944  df-phi 12211
This theorem is referenced by:  phisum  12240
  Copyright terms: Public domain W3C validator