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

Theorem dchrn0 27577
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 6885 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐴 → (𝑋‘𝑥) = (𝑋‘𝐴))
21neeq1d 3014 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → ((𝑋‘𝑥) ≠ 0 ↔ (𝑋‘𝐴) ≠ 0))
3 eleq1 2848 . . . . 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 27567 . . . . . . . 8 (𝑋 ∈ 𝐷 → 𝑁 ∈ ℕ)
125, 11syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
136, 7, 8, 9, 12, 10dchrelbas2 27564 . . . . . 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 3577 . . 3 (𝜑 → ((𝑋‘𝐴) ≠ 0 → 𝐴 ∈ 𝑈))
1817imp 412 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑋‘𝐴) ≠ 0) → 𝐴 ∈ 𝑈)
19 ax-1ne0 11269 . . . . 5 1 ≠ 0
2019a1i 11 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → 1 ≠ 0)
2112nnnn0d 12667 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
227zncrng 21850 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑍 ∈ CRing)
23 crngring 20472 . . . . . . . 8 (𝑍 ∈ CRing → 𝑍 ∈ Ring)
2421, 22, 233syl 19 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑍 ∈ Ring)
25 eqid 2760 . . . . . . . 8 (invr‘𝑍) = (invr‘𝑍)
26 eqid 2760 . . . . . . . 8 (.r‘𝑍) = (.r‘𝑍)
27 eqid 2760 . . . . . . . 8 (1r‘𝑍) = (1r‘𝑍)
289, 25, 26, 27unitrinv 20624 . . . . . . 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 6889 . . . . 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 20622 . . . . . . 7 ((𝑍 ∈ Ring ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → ((invr‘𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵)
3524, 34sylan 592 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → ((invr‘𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵)
36 eqid 2760 . . . . . . . 8 (mulGrp‘𝑍) = (mulGrp‘𝑍)
3736, 8mgpbas 20365 . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑍))
3836, 26mgpplusg 20364 . . . . . . 7 (.r‘𝑍) = (+g‘(mulGrp‘𝑍))
39 eqid 2760 . . . . . . . 8 (mulGrp‘ℂfld) = (mulGrp‘ℂfld)
40 cnfldmul 21686 . . . . . . . 8 · = (.r‘ℂfld)
4139, 40mgpplusg 20364 . . . . . . 7 · = (+g‘(mulGrp‘ℂfld))
4237, 38, 41mhmlin 18988 . . . . . 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 1398 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝑋‘(𝐴(.r‘𝑍)((invr‘𝑍)‘𝐴))) = ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))))
4436, 27ringidval 20409 . . . . . . 7 (1r‘𝑍) = (0g‘(mulGrp‘𝑍))
45 cnfld1 21703 . . . . . . . 8 1 = (1r‘ℂfld)
4639, 45ringidval 20409 . . . . . . 7 1 = (0g‘(mulGrp‘ℂfld))
4744, 46mhm0 18989 . . . . . 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 2803 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) = 1)
50 cnfldbas 21682 . . . . . . . . 9 ℂ = (Base‘ℂfld)
5139, 50mgpbas 20365 . . . . . . . 8 ℂ = (Base‘(mulGrp‘ℂfld))
5237, 51mhmf 18984 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
5332, 52syl 18 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
5453, 35ffvelcdmd 7085 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴)) ∈ ℂ)
5554mul02d 11508 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → (0 · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) = 0)
5620, 49, 553netr4d 3032 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) ≠ (0 · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))))
57 oveq1 7427 . . . 4 ((𝑋‘𝐴) = 0 → ((𝑋‘𝐴) · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))) = (0 · (𝑋‘((invr‘𝑍)‘𝐴))))
5857necon3i 2987 . . 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 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  0cc0 11200  1c1 11201   · cmul 11205  ℕcn 12335  ℕ0cn0 12606  Basecbs 17387  .rcmulr 17429   MndHom cmhm 18976  mulGrpcmgp 20360  1rcur 20407  Ringcrg 20459  CRingccrg 20460  Unitcui 20585  invrcinvr 20617  ℂfldccnfld 21678  ℤ/nℤczn 21808  DChrcdchr 27559
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-addf 11279  ax-mulf 11280
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-tpos 8243  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-er 8717  df-ec 8719  df-qs 8723  df-map 8849  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-fz 13640  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-0g 17612  df-imas 17680  df-qus 17681  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-sbg 19149  df-subg 19333  df-nsg 19334  df-eqg 19335  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-ring 20461  df-cring 20462  df-oppr 20567  df-dvdsr 20587  df-unit 20588  df-invr 20618  df-subrng 20798  df-subrg 20822  df-lmod 21137  df-lss 21207  df-lsp 21247  df-sra 21448  df-rgmod 21449  df-lidl 21486  df-rsp 21487  df-2idl 21543  df-cnfld 21679  df-zring 21753  df-zn 21812  df-dchr 27560
This theorem is used by:  dchrinvcl  27580  dchrfi  27582  dchrghm  27583  dchreq  27585  dchrabs  27587  dchrabs2  27589  dchr1re  27590  dchrpt  27594  dchrsum  27596  sum2dchr  27601  rpvmasumlem  27814  dchrisum0flblem1  27835
  Copyright terms: Public domain W3C validator