MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dchrvmaeq0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dchrvmaeq0 27831
Description: The set 𝑊 is the collection of all non-principal Dirichlet characters such that the sum Σ𝑛 ∈ ℕ, 𝑋(𝑛) / 𝑛 is equal to zero. (Contributed by Mario Carneiro, 5-May-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
rpvmasum.z 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
rpvmasum.l 𝐿 = (ℤRHom‘𝑍)
rpvmasum.a (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
rpvmasum.g 𝐺 = (DChr‘𝑁)
rpvmasum.d 𝐷 = (Base‘𝐺)
rpvmasum.1 1 = (0g‘𝐺)
dchrisum.b (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐷)
dchrisum.n1 (𝜑 → 𝑋 ≠ 1 )
dchrvmasumif.f 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎))
dchrvmasumif.c (𝜑 → 𝐶 ∈ (0[,)+∞))
dchrvmasumif.s (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝑆)
dchrvmasumif.1 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (1[,)+∞)(abs‘((seq1( + , 𝐹)‘(⌊‘𝑦)) − 𝑆)) ≤ (𝐶 / 𝑦))
dchrvmaeq0.w 𝑊 = {𝑦 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∣ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0}
Assertion
Ref Expression
dchrvmaeq0 (𝜑 → (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ 𝑆 = 0))
Distinct variable groups:   𝑦,𝑚, 1   𝐶,𝑚,𝑦   𝑦,𝐹   𝑚,𝑎,𝑦   𝑚,𝑁,𝑦   𝜑,𝑚   𝑆,𝑚,𝑦   𝑚,𝑍,𝑦   𝐷,𝑚,𝑦   𝐿,𝑎,𝑚,𝑦   𝑋,𝑎,𝑚,𝑦   𝑚,𝐹
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦, 𝑎)   𝐶(𝑎)   𝐷(𝑎)   𝑆(𝑎)   1 (𝑎)   𝐹(𝑎)   𝐺(𝑦, 𝑚, 𝑎)   𝑁(𝑎)   𝑊(𝑦, 𝑚, 𝑎)   𝑍(𝑎)

Proof of Theorem dchrvmaeq0
StepHypRef Expression
1 dchrisum.b . . . 4 (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐷)
2 dchrisum.n1 . . . 4 (𝜑 → 𝑋 ≠ 1 )
3 eldifsn 4748 . . . 4 (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ↔ (𝑋 ∈ 𝐷 ∧ 𝑋 ≠ 1 ))
41, 2, 3sylanbrc 595 . . 3 (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }))
5 fveq1 6884 . . . . . . . 8 (𝑦 = 𝑋 → (𝑦‘(𝐿‘𝑚)) = (𝑋‘(𝐿‘𝑚)))
65oveq1d 7435 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑋 → ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
76sumeq2sdv 15870 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑋 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
87eqeq1d 2763 . . . . 5 (𝑦 = 𝑋 → (Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0 ↔ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
9 dchrvmaeq0.w . . . . 5 𝑊 = {𝑦 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∣ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0}
108, 9elrab2 3649 . . . 4 (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∧ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
1110baib 545 . . 3 (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) → (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
124, 11syl 18 . 2 (𝜑 → (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
13 nnuz 13004 . . . 4 ℕ = (ℤ≥‘1)
14 1zzd 12727 . . . 4 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
15 2fveq3 6890 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → (𝑋‘(𝐿‘𝑎)) = (𝑋‘(𝐿‘𝑚)))
16 id 23 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → 𝑎 = 𝑚)
1715, 16oveq12d 7438 . . . . . 6 (𝑎 = 𝑚 → ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
18 dchrvmasumif.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎))
19 ovex 7453 . . . . . 6 ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ V
2017, 18, 19fvmpt 6993 . . . . 5 (𝑚 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
2120adantl 487 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
22 rpvmasum.g . . . . . 6 𝐺 = (DChr‘𝑁)
23 rpvmasum.z . . . . . 6 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
24 rpvmasum.d . . . . . 6 𝐷 = (Base‘𝐺)
25 rpvmasum.l . . . . . 6 𝐿 = (ℤRHom‘𝑍)
261adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ 𝐷)
27 nnz 12714 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℤ)
2827adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℤ)
2922, 23, 24, 25, 26, 28dchrzrhcl 27572 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑋‘(𝐿‘𝑚)) ∈ ℂ)
30 nncn 12343 . . . . . 6 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
3130adantl 487 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℂ)
32 nnne0 12372 . . . . . 6 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ≠ 0)
3332adantl 487 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ≠ 0)
3429, 31, 33divcld 12093 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ ℂ)
35 dchrvmasumif.s . . . 4 (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝑆)
3613, 14, 21, 34, 35isumclim 15923 . . 3 (𝜑 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 𝑆)
3736eqeq1d 2763 . 2 (𝜑 → (Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0 ↔ 𝑆 = 0))
3812, 37bitrd 282 1 (𝜑 → (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ 𝑆 = 0))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ∀wral 3077  {crab 3413   ∖ cdif 3896  {csn 4584   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203  +∞cpnf 11340   ≤ cle 11344   − cmin 11541   / cdiv 11973  ℕcn 12335  ℤcz 12693  [,)cico 13478  ⌊cfl 13930  seqcseq 14144  abscabs 15401   ⇝ cli 15651  Σcsu 15853  Basecbs 17387  0gc0g 17610  ℤRHomczrh 21805  ℤ/nℤczn 21808  DChrcdchr 27559
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642  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-pre-sup 11278  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 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  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-isom 6547  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-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  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-rp 13121  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-sum 15854  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-mulg 19278  df-subg 19333  df-nsg 19334  df-eqg 19335  df-ghm 19428  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-rhm 20702  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-zrh 21809  df-zn 21812  df-dchr 27560
This theorem is used by:  rpvmasum2  27839  dchrisum0re  27840  dchrisum0lem2  27845  dchrisumn0  27848
  Copyright terms: Public domain W3C validator