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

Theorem dchrn0 27607
Description: A Dirichlet character is nonzero on the units of ℤ/nℤ. (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 (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐷)
dchrn0.a (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
Assertion
Ref Expression
dchrn0 (𝜑 → ((𝑋‘𝐴) ≠ 0 ↔ 𝐴 ∈ 𝑈))

Proof of Theorem dchrn0
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 6908 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐴 → (𝑋‘𝑥) = (𝑋‘𝐴))
21neeq1d 3018 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → ((𝑋‘𝑥) ≠ 0 ↔ (𝑋‘𝐴) ≠ 0))
3 eleq1 2852 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → (𝑥 ∈ 𝑈 ↔ 𝐴 ∈ 𝑈))
42, 3imbi12d 347 . . . 4 (𝑥 = 𝐴 → (((𝑋‘𝑥) ≠ 0 → 𝑥 ∈ 𝑈) ↔ ((𝑋‘𝐴) ≠ 0 → 𝐴 ∈ 𝑈)))
5 dchrn0.x . . . . . 6 (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐷)
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 27597 . . . . . . . 8 (𝑋 ∈ 𝐷 → 𝑁 ∈ ℕ)
125, 11syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
136, 7, 8, 9, 12, 10dchrelbas2 27594 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋 ∈ 𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑋‘𝑥) ≠ 0 → 𝑥 ∈ 𝑈))))
145, 13mpbid 235 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑋‘𝑥) ≠ 0 → 𝑥 ∈ 𝑈)))
1514simprd 501 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑋‘𝑥) ≠ 0 → 𝑥 ∈ 𝑈))
16 dchrn0.a . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
174, 15, 16rspcdva 3581 . . 3 (𝜑 → ((𝑋‘𝐴) ≠ 0 → 𝐴 ∈ 𝑈))
1817imp 412 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑋‘𝐴) ≠ 0) → 𝐴 ∈ 𝑈)
19 ax-1ne0 11296 . . . . 5 1 ≠ 0
2019a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → 1 ≠ 0)
2112nnnn0d 12694 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
227zncrng 21880 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑍 ∈ CRing)
23 crngring 20502 . . . . . . . 8 (𝑍 ∈ CRing → 𝑍 ∈ Ring)
2421, 22, 233syl 19 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑍 ∈ Ring)
25 eqid 2763 . . . . . . . 8 (invr‘𝑍) = (invr‘𝑍)
26 eqid 2763 . . . . . . . 8 (.r‘𝑍) = (.r‘𝑍)
27 eqid 2763 . . . . . . . 8 (1r‘𝑍) = (1r‘𝑍)
289, 25, 26, 27unitrinv 20654 . . . . . . 7 ((𝑍 ∈ Ring ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝐴(.r‘𝑍)((invr‘𝑍)‘𝐴)) = (1r‘𝑍))
2924, 28sylan 592 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝐴(.r‘𝑍)((invr‘𝑍)‘𝐴)) = (1r‘𝑍))
3029fveq2d 6912 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝑋‘(𝐴(.r‘𝑍)((invr‘𝑍)‘𝐴))) = (𝑋‘(1r‘𝑍)))
3114simpld 500 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)))
3231adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → 𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)))
3316adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → 𝐴 ∈ 𝐵)
349, 25, 8ringinvcl 20652 . . . . . . 7 ((𝑍 ∈ Ring ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → ((invr‘𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵)
3524, 34sylan 592 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → ((invr‘𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵)
36 eqid 2763 . . . . . . . 8 (mulGrp‘𝑍) = (mulGrp‘𝑍)
3736, 8mgpbas 20395 . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑍))
3836, 26mgpplusg 20394 . . . . . . 7 (.r‘𝑍) = (+g‘(mulGrp‘𝑍))
39 eqid 2763 . . . . . . . 8 (mulGrp‘ℂfld) = (mulGrp‘ℂfld)
40 cnfldmul 21716 . . . . . . . 8 · = (.r‘ℂfld)
4139, 40mgpplusg 20394 . . . . . . 7 · = (+g‘(mulGrp‘ℂfld))
4237, 38, 41mhmlin 19017 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ 𝐴 ∈ 𝐵 ∧ ((invr‘𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵) → (𝑋‘(𝐴(.r‘𝑍)((invr‘𝑍)‘𝐴))) = ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))))
4332, 33, 35, 42syl3anc 1399 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝑋‘(𝐴(.r‘𝑍)((invr‘𝑍)‘𝐴))) = ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))))
4436, 27ringidval 20439 . . . . . . 7 (1r‘𝑍) = (0g‘(mulGrp‘𝑍))
45 cnfld1 21733 . . . . . . . 8 1 = (1r‘ℂfld)
4639, 45ringidval 20439 . . . . . . 7 1 = (0g‘(mulGrp‘ℂfld))
4744, 46mhm0 19018 . . . . . 6 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → (𝑋‘(1r‘𝑍)) = 1)
4832, 47syl 18 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝑋‘(1r‘𝑍)) = 1)
4930, 43, 483eqtr3d 2806 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) = 1)
50 cnfldbas 21712 . . . . . . . . 9 ℂ = (Base‘ℂfld)
5139, 50mgpbas 20395 . . . . . . . 8 ℂ = (Base‘(mulGrp‘ℂfld))
5237, 51mhmf 19013 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
5332, 52syl 18 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
5453, 35ffvelcdmd 7109 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴)) ∈ ℂ)
5554mul02d 11535 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (0 · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) = 0)
5620, 49, 553netr4d 3036 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) ≠ (0 · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))))
57 oveq1 7450 . . . 4 ((𝑋‘𝐴) = 0 → ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) = (0 · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))))
5857necon3i 2991 . . 3 (((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) ≠ (0 · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) → (𝑋‘𝐴) ≠ 0)
5956, 58syl 18 . 2 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝑋‘𝐴) ≠ 0)
6018, 59impbida 813 1 (𝜑 → ((𝑋‘𝐴) ≠ 0 ↔ 𝐴 ∈ 𝑈))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ⟶wf 6554  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  ℂcc 11225  0cc0 11227  1c1 11228   · cmul 11232  ℕcn 12362  ℕ0cn0 12633  Basecbs 17416  .rcmulr 17458   MndHom cmhm 19005  mulGrpcmgp 20390  1rcur 20437  Ringcrg 20489  CRingccrg 20490  Unitcui 20615  invrcinvr 20647  ℂfldccnfld 21708  ℤ/nℤczn 21838  DChrcdchr 27589
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-addf 11306  ax-mulf 11307
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-tpos 8271  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-er 8745  df-ec 8747  df-qs 8751  df-map 8877  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-sup 9461  df-inf 9462  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-fz 13667  df-struct 17354  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-mulr 17471  df-starv 17472  df-sca 17473  df-vsca 17474  df-ip 17475  df-tset 17476  df-ple 17477  df-ds 17479  df-unif 17480  df-0g 17641  df-imas 17709  df-qus 17710  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-mhm 19007  df-grp 19176  df-minusg 19177  df-sbg 19178  df-subg 19362  df-nsg 19363  df-eqg 19364  df-cmn 20026  df-abl 20027  df-mgp 20391  df-rng 20405  df-ur 20438  df-ring 20491  df-cring 20492  df-oppr 20597  df-dvdsr 20617  df-unit 20618  df-invr 20648  df-subrng 20828  df-subrg 20852  df-lmod 21167  df-lss 21237  df-lsp 21277  df-sra 21478  df-rgmod 21479  df-lidl 21516  df-rsp 21517  df-2idl 21573  df-cnfld 21709  df-zring 21783  df-zn 21842  df-dchr 27590
This theorem is used by:  dchrinvcl  27610  dchrfi  27612  dchrghm  27613  dchreq  27615  dchrabs  27617  dchrabs2  27619  dchr1re  27620  dchrpt  27624  dchrsum  27626  sum2dchr  27631  rpvmasumlem  27844  dchrisum0flblem1  27865
  Copyright terms: Public domain W3C validator