MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dchrn0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dchrn0 27309
Description: A Dirichlet character is nonzero on the units of ℤ/n. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
dchrmhm.g 𝐺 = (DChr‘𝑁)
dchrmhm.z 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
dchrmhm.b 𝐷 = (Base‘𝐺)
dchrn0.b 𝐵 = (Base‘𝑍)
dchrn0.u 𝑈 = (Unit‘𝑍)
dchrn0.x (𝜑𝑋𝐷)
dchrn0.a (𝜑𝐴𝐵)
Assertion
Ref Expression
dchrn0 (𝜑 → ((𝑋𝐴) ≠ 0 ↔ 𝐴𝑈))

Proof of Theorem dchrn0
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 6907 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐴 → (𝑋𝑥) = (𝑋𝐴))
21neeq1d 2998 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → ((𝑋𝑥) ≠ 0 ↔ (𝑋𝐴) ≠ 0))
3 eleq1 2827 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → (𝑥𝑈𝐴𝑈))
42, 3imbi12d 344 . . . 4 (𝑥 = 𝐴 → (((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈) ↔ ((𝑋𝐴) ≠ 0 → 𝐴𝑈)))
5 dchrn0.x . . . . . 6 (𝜑𝑋𝐷)
6 dchrmhm.g . . . . . . 7 𝐺 = (DChr‘𝑁)
7 dchrmhm.z . . . . . . 7 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
8 dchrn0.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝑍)
9 dchrn0.u . . . . . . 7 𝑈 = (Unit‘𝑍)
10 dchrmhm.b . . . . . . . . 9 𝐷 = (Base‘𝐺)
116, 10dchrrcl 27299 . . . . . . . 8 (𝑋𝐷𝑁 ∈ ℕ)
125, 11syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
136, 7, 8, 9, 12, 10dchrelbas2 27296 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))))
145, 13mpbid 232 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
1514simprd 495 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))
16 dchrn0.a . . . 4 (𝜑𝐴𝐵)
174, 15, 16rspcdva 3623 . . 3 (𝜑 → ((𝑋𝐴) ≠ 0 → 𝐴𝑈))
1817imp 406 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑋𝐴) ≠ 0) → 𝐴𝑈)
19 ax-1ne0 11222 . . . . 5 1 ≠ 0
2019a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝐴𝑈) → 1 ≠ 0)
2112nnnn0d 12585 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
227zncrng 21581 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ0𝑍 ∈ CRing)
23 crngring 20263 . . . . . . . 8 (𝑍 ∈ CRing → 𝑍 ∈ Ring)
2421, 22, 233syl 18 . . . . . . 7 (𝜑𝑍 ∈ Ring)
25 eqid 2735 . . . . . . . 8 (invr𝑍) = (invr𝑍)
26 eqid 2735 . . . . . . . 8 (.r𝑍) = (.r𝑍)
27 eqid 2735 . . . . . . . 8 (1r𝑍) = (1r𝑍)
289, 25, 26, 27unitrinv 20411 . . . . . . 7 ((𝑍 ∈ Ring ∧ 𝐴𝑈) → (𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴)) = (1r𝑍))
2924, 28sylan 580 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴)) = (1r𝑍))
3029fveq2d 6911 . . . . 5 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋‘(𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴))) = (𝑋‘(1r𝑍)))
3114simpld 494 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)))
3231adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → 𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)))
3316adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → 𝐴𝐵)
349, 25, 8ringinvcl 20409 . . . . . . 7 ((𝑍 ∈ Ring ∧ 𝐴𝑈) → ((invr𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵)
3524, 34sylan 580 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → ((invr𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵)
36 eqid 2735 . . . . . . . 8 (mulGrp‘𝑍) = (mulGrp‘𝑍)
3736, 8mgpbas 20158 . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑍))
3836, 26mgpplusg 20156 . . . . . . 7 (.r𝑍) = (+g‘(mulGrp‘𝑍))
39 eqid 2735 . . . . . . . 8 (mulGrp‘ℂfld) = (mulGrp‘ℂfld)
40 cnfldmul 21390 . . . . . . . 8 · = (.r‘ℂfld)
4139, 40mgpplusg 20156 . . . . . . 7 · = (+g‘(mulGrp‘ℂfld))
4237, 38, 41mhmlin 18819 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ 𝐴𝐵 ∧ ((invr𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵) → (𝑋‘(𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴))) = ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))))
4332, 33, 35, 42syl3anc 1370 . . . . 5 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋‘(𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴))) = ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))))
4436, 27ringidval 20201 . . . . . . 7 (1r𝑍) = (0g‘(mulGrp‘𝑍))
45 cnfld1 21424 . . . . . . . 8 1 = (1r‘ℂfld)
4639, 45ringidval 20201 . . . . . . 7 1 = (0g‘(mulGrp‘ℂfld))
4744, 46mhm0 18820 . . . . . 6 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → (𝑋‘(1r𝑍)) = 1)
4832, 47syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋‘(1r𝑍)) = 1)
4930, 43, 483eqtr3d 2783 . . . 4 ((𝜑𝐴𝑈) → ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) = 1)
50 cnfldbas 21386 . . . . . . . . 9 ℂ = (Base‘ℂfld)
5139, 50mgpbas 20158 . . . . . . . 8 ℂ = (Base‘(mulGrp‘ℂfld))
5237, 51mhmf 18815 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
5332, 52syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
5453, 35ffvelcdmd 7105 . . . . 5 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴)) ∈ ℂ)
5554mul02d 11457 . . . 4 ((𝜑𝐴𝑈) → (0 · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) = 0)
5620, 49, 553netr4d 3016 . . 3 ((𝜑𝐴𝑈) → ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) ≠ (0 · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))))
57 oveq1 7438 . . . 4 ((𝑋𝐴) = 0 → ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) = (0 · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))))
5857necon3i 2971 . . 3 (((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) ≠ (0 · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) → (𝑋𝐴) ≠ 0)
5956, 58syl 17 . 2 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋𝐴) ≠ 0)
6018, 59impbida 801 1 (𝜑 → ((𝑋𝐴) ≠ 0 ↔ 𝐴𝑈))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1537  wcel 2106  wne 2938  wral 3059  wf 6559  cfv 6563  (class class class)co 7431  cc 11151  0cc0 11153  1c1 11154   · cmul 11158  cn 12264  0cn0 12524  Basecbs 17245  .rcmulr 17299   MndHom cmhm 18807  mulGrpcmgp 20152  1rcur 20199  Ringcrg 20251  CRingccrg 20252  Unitcui 20372  invrcinvr 20404  fldccnfld 21382  ℤ/nczn 21531  DChrcdchr 27291
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230  ax-addf 11232  ax-mulf 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-tp 4636  df-op 4638  df-uni 4913  df-int 4952  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-tpos 8250  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-er 8744  df-ec 8746  df-qs 8750  df-map 8867  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-sup 9480  df-inf 9481  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-9 12334  df-n0 12525  df-z 12612  df-dec 12732  df-uz 12877  df-fz 13545  df-struct 17181  df-sets 17198  df-slot 17216  df-ndx 17228  df-base 17246  df-ress 17275  df-plusg 17311  df-mulr 17312  df-starv 17313  df-sca 17314  df-vsca 17315  df-ip 17316  df-tset 17317  df-ple 17318  df-ds 17320  df-unif 17321  df-0g 17488  df-imas 17555  df-qus 17556  df-mgm 18666  df-sgrp 18745  df-mnd 18761  df-mhm 18809  df-grp 18967  df-minusg 18968  df-sbg 18969  df-subg 19154  df-nsg 19155  df-eqg 19156  df-cmn 19815  df-abl 19816  df-mgp 20153  df-rng 20171  df-ur 20200  df-ring 20253  df-cring 20254  df-oppr 20351  df-dvdsr 20374  df-unit 20375  df-invr 20405  df-subrng 20563  df-subrg 20587  df-lmod 20877  df-lss 20948  df-lsp 20988  df-sra 21190  df-rgmod 21191  df-lidl 21236  df-rsp 21237  df-2idl 21278  df-cnfld 21383  df-zring 21476  df-zn 21535  df-dchr 27292
This theorem is referenced by:  dchrinvcl  27312  dchrfi  27314  dchrghm  27315  dchreq  27317  dchrabs  27319  dchrabs2  27321  dchr1re  27322  dchrpt  27326  dchrsum  27328  sum2dchr  27333  rpvmasumlem  27546  dchrisum0flblem1  27567
  Copyright terms: Public domain W3C validator