MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dchrelbas2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dchrelbas2 25253
Description: A Dirichlet character is a monoid homomorphism from the multiplicative monoid on ℤ/n to the multiplicative monoid of , which is zero off the group of units of ℤ/n. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
dchrval.g 𝐺 = (DChr‘𝑁)
dchrval.z 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
dchrval.b 𝐵 = (Base‘𝑍)
dchrval.u 𝑈 = (Unit‘𝑍)
dchrval.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
dchrbas.b 𝐷 = (Base‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
dchrelbas2 (𝜑 → (𝑋𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝑁   𝑥,𝑈   𝜑,𝑥   𝑥,𝑋   𝑥,𝑍
Allowed substitution hints:   𝐷(𝑥)   𝐺(𝑥)

Proof of Theorem dchrelbas2
StepHypRef Expression
1 dchrval.g . . 3 𝐺 = (DChr‘𝑁)
2 dchrval.z . . 3 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
3 dchrval.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝑍)
4 dchrval.u . . 3 𝑈 = (Unit‘𝑍)
5 dchrval.n . . 3 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
6 dchrbas.b . . 3 𝐷 = (Base‘𝐺)
71, 2, 3, 4, 5, 6dchrelbas 25252 . 2 (𝜑 → (𝑋𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋)))
8 eqid 2765 . . . . . . . . . . 11 (mulGrp‘𝑍) = (mulGrp‘𝑍)
98, 3mgpbas 18762 . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑍))
10 eqid 2765 . . . . . . . . . . 11 (mulGrp‘ℂfld) = (mulGrp‘ℂfld)
11 cnfldbas 20023 . . . . . . . . . . 11 ℂ = (Base‘ℂfld)
1210, 11mgpbas 18762 . . . . . . . . . 10 ℂ = (Base‘(mulGrp‘ℂfld))
139, 12mhmf 17606 . . . . . . . . 9 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
1413adantl 473 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
1514ffund 6227 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → Fun 𝑋)
16 funssres 6111 . . . . . . 7 ((Fun 𝑋 ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋) → (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0}))
1715, 16sylan 575 . . . . . 6 (((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋) → (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0}))
18 simpr 477 . . . . . . 7 (((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) ∧ (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0})) → (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0}))
19 resss 5597 . . . . . . 7 (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) ⊆ 𝑋
2018, 19syl6eqssr 3816 . . . . . 6 (((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) ∧ (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0})) → ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋)
2117, 20impbida 835 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋 ↔ (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0})))
22 0cn 10285 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℂ
23 fconst6g 6276 . . . . . . . . 9 (0 ∈ ℂ → ((𝐵𝑈) × {0}):(𝐵𝑈)⟶ℂ)
2422, 23mp1i 13 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝐵𝑈) × {0}):(𝐵𝑈)⟶ℂ)
2524fdmd 6232 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → dom ((𝐵𝑈) × {0}) = (𝐵𝑈))
2625reseq2d 5565 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)))
2726eqeq1d 2767 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0}) ↔ (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0})))
2821, 27bitrd 270 . . . 4 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋 ↔ (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0})))
29 difss 3899 . . . . . . . 8 (𝐵𝑈) ⊆ 𝐵
30 fssres 6252 . . . . . . . 8 ((𝑋:𝐵⟶ℂ ∧ (𝐵𝑈) ⊆ 𝐵) → (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)):(𝐵𝑈)⟶ℂ)
3114, 29, 30sylancl 580 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)):(𝐵𝑈)⟶ℂ)
3231ffnd 6224 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) Fn (𝐵𝑈))
3324ffnd 6224 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝐵𝑈) × {0}) Fn (𝐵𝑈))
34 eqfnfv 6501 . . . . . 6 (((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) Fn (𝐵𝑈) ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) Fn (𝐵𝑈)) → ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0}) ↔ ∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥)))
3532, 33, 34syl2anc 579 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0}) ↔ ∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥)))
36 fvres 6394 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (𝑋𝑥))
37 c0ex 10287 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
3837fvconst2 6662 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥) = 0)
3936, 38eqeq12d 2780 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → (((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥) ↔ (𝑋𝑥) = 0))
4039ralbiia 3126 . . . . . 6 (∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)(𝑋𝑥) = 0)
41 eldif 3742 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (𝐵𝑈) ↔ (𝑥𝐵 ∧ ¬ 𝑥𝑈))
4241imbi1i 340 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → (𝑋𝑥) = 0) ↔ ((𝑥𝐵 ∧ ¬ 𝑥𝑈) → (𝑋𝑥) = 0))
43 impexp 441 . . . . . . . 8 (((𝑥𝐵 ∧ ¬ 𝑥𝑈) → (𝑋𝑥) = 0) ↔ (𝑥𝐵 → (¬ 𝑥𝑈 → (𝑋𝑥) = 0)))
44 con1b 349 . . . . . . . . . 10 ((¬ 𝑥𝑈 → (𝑋𝑥) = 0) ↔ (¬ (𝑋𝑥) = 0 → 𝑥𝑈))
45 df-ne 2938 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋𝑥) ≠ 0 ↔ ¬ (𝑋𝑥) = 0)
4645imbi1i 340 . . . . . . . . . 10 (((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈) ↔ (¬ (𝑋𝑥) = 0 → 𝑥𝑈))
4744, 46bitr4i 269 . . . . . . . . 9 ((¬ 𝑥𝑈 → (𝑋𝑥) = 0) ↔ ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))
4847imbi2i 327 . . . . . . . 8 ((𝑥𝐵 → (¬ 𝑥𝑈 → (𝑋𝑥) = 0)) ↔ (𝑥𝐵 → ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
4942, 43, 483bitri 288 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → (𝑋𝑥) = 0) ↔ (𝑥𝐵 → ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
5049ralbii2 3125 . . . . . 6 (∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)(𝑋𝑥) = 0 ↔ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))
5140, 50bitri 266 . . . . 5 (∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥) ↔ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))
5235, 51syl6bb 278 . . . 4 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0}) ↔ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
5328, 52bitrd 270 . . 3 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋 ↔ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
5453pm5.32da 574 . 2 (𝜑 → ((𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋) ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))))
557, 54bitrd 270 1 (𝜑 → (𝑋𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 197  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  wne 2937  wral 3055  cdif 3729  wss 3732  {csn 4334   × cxp 5275  dom cdm 5277  cres 5279  Fun wfun 6062   Fn wfn 6063  wf 6064  cfv 6068  (class class class)co 6842  cc 10187  0cc0 10189  cn 11274  Basecbs 16130   MndHom cmhm 17599  mulGrpcmgp 18756  Unitcui 18906  fldccnfld 20019  ℤ/nczn 20124  DChrcdchr 25248
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-oadd 7768  df-er 7947  df-map 8062  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-4 11337  df-5 11338  df-6 11339  df-7 11340  df-8 11341  df-9 11342  df-n0 11539  df-z 11625  df-dec 11741  df-uz 11887  df-fz 12534  df-struct 16132  df-ndx 16133  df-slot 16134  df-base 16136  df-sets 16137  df-plusg 16227  df-mulr 16228  df-starv 16229  df-tset 16233  df-ple 16234  df-ds 16236  df-unif 16237  df-mhm 17601  df-mgp 18757  df-cnfld 20020  df-dchr 25249
This theorem is referenced by:  dchrelbas3  25254  dchrelbas4  25259  dchrmulcl  25265  dchrn0  25266  dchrmulid2  25268
  Copyright terms: Public domain W3C validator