Theorem dchrisumn0 26374

Description: The sum Σ𝑛 ∈ ℕ, 𝑋(𝑛) / 𝑛 is nonzero for all non-principal Dirichlet characters (i.e. the assumption 𝑋 ∈ 𝑊 is contradictory). This is the key result that allows us to eliminate the conditionals from dchrmusum2 26347 and dchrvmasumif 26356. Lemma 9.4.4 of [Shapiro], p. 382. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2016.)

Hypotheses

Ref	Expression
rpvmasum.z	⊢ 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
rpvmasum.l	⊢ 𝐿 = (ℤRHom‘𝑍)
rpvmasum.a	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
dchrmusum.g	⊢ 𝐺 = (DChr‘𝑁)
dchrmusum.d	⊢ 𝐷 = (Base‘𝐺)
dchrmusum.1	⊢ 1 = (0g‘𝐺)
dchrmusum.b	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐷)
dchrmusum.n1	⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ 1 )
dchrmusum.f	⊢ 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎))
dchrmusum.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ (0[,)+∞))
dchrmusum.t	⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝑇)
dchrmusum.2	⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (1[,)+∞)(abs‘((seq1( + , 𝐹)‘(⌊‘𝑦)) − 𝑇)) ≤ (𝐶 / 𝑦))

Assertion

Ref	Expression
dchrisumn0	⊢ (𝜑 → 𝑇 ≠ 0)

Distinct variable groups:   𝑦, 1   𝑦,𝐶   𝑦,𝐹   𝑦,𝑎   𝑦,𝑁   𝑦,𝑇   𝑦,𝑍   𝑦,𝐷   𝐿,𝑎,𝑦   𝑋,𝑎,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑎)   𝐶(𝑎)   𝐷(𝑎)   𝑇(𝑎)   1 (𝑎)   𝐹(𝑎)   𝐺(𝑦,𝑎)   𝑁(𝑎)   𝑍(𝑎)

Proof of Theorem dchrisumn0

Dummy variable 𝑚 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rpvmasum.z	. . . 4 ⊢ 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
2		rpvmasum.l	. . . 4 ⊢ 𝐿 = (ℤRHom‘𝑍)
3		rpvmasum.a	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
4	3	adantr 484	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑇 = 0) → 𝑁 ∈ ℕ)
5		dchrmusum.g	. . . 4 ⊢ 𝐺 = (DChr‘𝑁)
6		dchrmusum.d	. . . 4 ⊢ 𝐷 = (Base‘𝐺)
7		dchrmusum.1	. . . 4 ⊢ 1 = (0g‘𝐺)
8		eqid 2734	. . . 4 ⊢ {𝑦 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∣ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0} = {𝑦 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∣ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0}
9		dchrmusum.b	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐷)
10		dchrmusum.n1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ 1 )
11		dchrmusum.f	. . . . . 6 ⊢ 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎))
12		dchrmusum.c	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ (0[,)+∞))
13		dchrmusum.t	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝑇)
14		dchrmusum.2	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (1[,)+∞)(abs‘((seq1( + , 𝐹)‘(⌊‘𝑦)) − 𝑇)) ≤ (𝐶 / 𝑦))
15	1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 8	dchrvmaeq0 26357	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ {𝑦 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∣ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0} ↔ 𝑇 = 0))
16	15	biimpar 481	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑇 = 0) → 𝑋 ∈ {𝑦 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∣ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0})
17	1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 16	dchrisum0 26373	. . 3 ⊢ ¬ (𝜑 ∧ 𝑇 = 0)
18	17	imnani 404	. 2 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝑇 = 0)
19	18	neqned 2942	1 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ≠ 0)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1543   ∈ wcel 2110   ≠ wne 2935  ∀wral 3054  {crab 3058   ∖ cdif 3854  {csn 4531   class class class wbr 5043   ↦ cmpt 5124  ‘cfv 6369  (class class class)co 7202  0cc0 10712  1c1 10713   + caddc 10715  +∞cpnf 10847   ≤ cle 10851   − cmin 11045   / cdiv 11472  ℕcn 11813  [,)cico 12920  ⌊cfl 13348  seqcseq 13557  abscabs 14780   ⇝ cli 15028  Σcsu 15232  Basecbs 16684  0_gc0g 16916  ℤRHomczrh 20438  ℤ/nℤczn 20441  DChrcdchr 26085

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5168  ax-sep 5181  ax-nul 5188  ax-pow 5247  ax-pr 5311  ax-un 7512  ax-inf2 9245  ax-cnex 10768  ax-resscn 10769  ax-1cn 10770  ax-icn 10771  ax-addcl 10772  ax-addrcl 10773  ax-mulcl 10774  ax-mulrcl 10775  ax-mulcom 10776  ax-addass 10777  ax-mulass 10778  ax-distr 10779  ax-i2m1 10780  ax-1ne0 10781  ax-1rid 10782  ax-rnegex 10783  ax-rrecex 10784  ax-cnre 10785  ax-pre-lttri 10786  ax-pre-lttrn 10787  ax-pre-ltadd 10788  ax-pre-mulgt0 10789  ax-pre-sup 10790  ax-addf 10791  ax-mulf 10792

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2812  df-nfc 2882  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3059  df-rex 3060  df-reu 3061  df-rmo 3062  df-rab 3063  df-v 3403  df-sbc 3688  df-csb 3803  df-dif 3860  df-un 3862  df-in 3864  df-ss 3874  df-pss 3876  df-nul 4228  df-if 4430  df-pw 4505  df-sn 4532  df-pr 4534  df-tp 4536  df-op 4538  df-uni 4810  df-int 4850  df-iun 4896  df-iin 4897  df-disj 5009  df-br 5044  df-opab 5106  df-mpt 5125  df-tr 5151  df-id 5444  df-eprel 5449  df-po 5457  df-so 5458  df-fr 5498  df-se 5499  df-we 5500  df-xp 5546  df-rel 5547  df-cnv 5548  df-co 5549  df-dm 5550  df-rn 5551  df-res 5552  df-ima 5553  df-pred 6149  df-ord 6205  df-on 6206  df-lim 6207  df-suc 6208  df-iota 6327  df-fun 6371  df-fn 6372  df-f 6373  df-f1 6374  df-fo 6375  df-f1o 6376  df-fv 6377  df-isom 6378  df-riota 7159  df-ov 7205  df-oprab 7206  df-mpo 7207  df-of 7458  df-rpss 7500  df-om 7634  df-1st 7750  df-2nd 7751  df-supp 7893  df-tpos 7957  df-wrecs 8036  df-recs 8097  df-rdg 8135  df-1o 8191  df-2o 8192  df-oadd 8195  df-omul 8196  df-er 8380  df-ec 8382  df-qs 8386  df-map 8499  df-pm 8500  df-ixp 8568  df-en 8616  df-dom 8617  df-sdom 8618  df-fin 8619  df-fsupp 8975  df-fi 9016  df-sup 9047  df-inf 9048  df-oi 9115  df-dju 9500  df-card 9538  df-acn 9541  df-pnf 10852  df-mnf 10853  df-xr 10854  df-ltxr 10855  df-le 10856  df-sub 11047  df-neg 11048  df-div 11473  df-nn 11814  df-2 11876  df-3 11877  df-4 11878  df-5 11879  df-6 11880  df-7 11881  df-8 11882  df-9 11883  df-n0 12074  df-xnn0 12146  df-z 12160  df-dec 12277  df-uz 12422  df-q 12528  df-rp 12570  df-xneg 12687  df-xadd 12688  df-xmul 12689  df-ioo 12922  df-ioc 12923  df-ico 12924  df-icc 12925  df-fz 13079  df-fzo 13222  df-fl 13350  df-mod 13426  df-seq 13558  df-exp 13619  df-fac 13823  df-bc 13852  df-hash 13880  df-word 14053  df-concat 14109  df-s1 14136  df-shft 14613  df-cj 14645  df-re 14646  df-im 14647  df-sqrt 14781  df-abs 14782  df-limsup 15015  df-clim 15032  df-rlim 15033  df-o1 15034  df-lo1 15035  df-sum 15233  df-ef 15610  df-e 15611  df-sin 15612  df-cos 15613  df-tan 15614  df-pi 15615  df-dvds 15797  df-gcd 16035  df-prm 16210  df-numer 16272  df-denom 16273  df-phi 16300  df-pc 16371  df-struct 16686  df-ndx 16687  df-slot 16688  df-base 16690  df-sets 16691  df-ress 16692  df-plusg 16780  df-mulr 16781  df-starv 16782  df-sca 16783  df-vsca 16784  df-ip 16785  df-tset 16786  df-ple 16787  df-ds 16789  df-unif 16790  df-hom 16791  df-cco 16792  df-rest 16899  df-topn 16900  df-0g 16918  df-gsum 16919  df-topgen 16920  df-pt 16921  df-prds 16924  df-xrs 16979  df-qtop 16984  df-imas 16985  df-qus 16986  df-xps 16987  df-mre 17061  df-mrc 17062  df-acs 17064  df-mgm 18086  df-sgrp 18135  df-mnd 18146  df-mhm 18190  df-submnd 18191  df-grp 18340  df-minusg 18341  df-sbg 18342  df-mulg 18461  df-subg 18512  df-nsg 18513  df-eqg 18514  df-ghm 18592  df-gim 18635  df-ga 18656  df-cntz 18683  df-oppg 18710  df-od 18892  df-gex 18893  df-pgp 18894  df-lsm 18997  df-pj1 18998  df-cmn 19144  df-abl 19145  df-cyg 19234  df-dprd 19354  df-dpj 19355  df-mgp 19477  df-ur 19489  df-ring 19536  df-cring 19537  df-oppr 19613  df-dvdsr 19631  df-unit 19632  df-invr 19662  df-dvr 19673  df-rnghom 19707  df-drng 19741  df-subrg 19770  df-lmod 19873  df-lss 19941  df-lsp 19981  df-sra 20181  df-rgmod 20182  df-lidl 20183  df-rsp 20184  df-2idl 20242  df-psmet 20327  df-xmet 20328  df-met 20329  df-bl 20330  df-mopn 20331  df-fbas 20332  df-fg 20333  df-cnfld 20336  df-zring 20408  df-zrh 20442  df-zn 20445  df-top 21763  df-topon 21780  df-topsp 21802  df-bases 21815  df-cld 21888  df-ntr 21889  df-cls 21890  df-nei 21967  df-lp 22005  df-perf 22006  df-cn 22096  df-cnp 22097  df-haus 22184  df-cmp 22256  df-tx 22431  df-hmeo 22624  df-fil 22715  df-fm 22807  df-flim 22808  df-flf 22809  df-xms 23190  df-ms 23191  df-tms 23192  df-cncf 23747  df-0p 24539  df-limc 24735  df-dv 24736  df-ply 25054  df-idp 25055  df-coe 25056  df-dgr 25057  df-quot 25156  df-ulm 25241  df-log 25417  df-cxp 25418  df-atan 25722  df-em 25847  df-cht 25951  df-vma 25952  df-chp 25953  df-ppi 25954  df-mu 25955  df-dchr 26086

This theorem is referenced by:  dchrmusumlem  26375  dchrvmasumlem  26376