Theorem dchrvmaeq0 27392

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dchrisum.b	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐷)
2		dchrisum.n1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ 1 )
3		eldifsn 4785	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ↔ (𝑋 ∈ 𝐷 ∧ 𝑋 ≠ 1 ))
4	1, 2, 3	sylanbrc 582	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }))
5		fveq1 6884	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → (𝑦‘(𝐿‘𝑚)) = (𝑋‘(𝐿‘𝑚)))
6	5	oveq1d 7420	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
7	6	sumeq2sdv 15656	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
8	7	eqeq1d 2728	. . . . 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}
10	8, 9	elrab2 3681	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∧ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
11	10	baib 535	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) → (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
12	4, 11	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
13		nnuz 12869	. . . 4 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
14		1zzd 12597	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
15		2fveq3 6890	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑚 → (𝑋‘(𝐿‘𝑎)) = (𝑋‘(𝐿‘𝑚)))
16		id 22	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑚 → 𝑎 = 𝑚)
17	15, 16	oveq12d 7423	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑚 → ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
18		dchrvmasumif.f	. . . . . 6 ⊢ 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎))
19		ovex 7438	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ V
20	17, 18, 19	fvmpt 6992	. . . . 5 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
21	20	adantl 481	. . . 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)
26	1	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ 𝐷)
27		nnz 12583	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℤ)
28	27	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℤ)
29	22, 23, 24, 25, 26, 28	dchrzrhcl 27133	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑋‘(𝐿‘𝑚)) ∈ ℂ)
30		nncn 12224	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
31	30	adantl 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℂ)
32		nnne0 12250	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ≠ 0)
33	32	adantl 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ≠ 0)
34	29, 31, 33	divcld 11994	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ ℂ)
35		dchrvmasumif.s	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝑆)
36	13, 14, 21, 34, 35	isumclim 15709	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 𝑆)
37	36	eqeq1d 2728	. 2 ⊢ (𝜑 → (Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0 ↔ 𝑆 = 0))
38	12, 37	bitrd 279	1 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ 𝑆 = 0))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   ≠ wne 2934  ∀wral 3055  {crab 3426   ∖ cdif 3940  {csn 4623   class class class wbr 5141   ↦ cmpt 5224  ‘cfv 6537  (class class class)co 7405  ℂcc 11110  0cc0 11112  1c1 11113   + caddc 11115  +∞cpnf 11249   ≤ cle 11253   − cmin 11448   / cdiv 11875  ℕcn 12216  ℤcz 12562  [,)cico 13332  ⌊cfl 13761  seqcseq 13972  abscabs 15187   ⇝ cli 15434  Σcsu 15638  Basecbs 17153  0_gc0g 17394  ℤRHomczrh 21386  ℤ/nℤczn 21389  DChrcdchr 27120

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-inf2 9638  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190  ax-addf 11191  ax-mulf 11192

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-tp 4628  df-op 4630  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-tpos 8212  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8467  df-er 8705  df-ec 8707  df-qs 8711  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-rp 12981  df-fz 13491  df-fzo 13634  df-seq 13973  df-exp 14033  df-hash 14296  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189  df-clim 15438  df-sum 15639  df-struct 17089  df-sets 17106  df-slot 17124  df-ndx 17136  df-base 17154  df-ress 17183  df-plusg 17219  df-mulr 17220  df-starv 17221  df-sca 17222  df-vsca 17223  df-ip 17224  df-tset 17225  df-ple 17226  df-ds 17228  df-unif 17229  df-0g 17396  df-imas 17463  df-qus 17464  df-mgm 18573  df-sgrp 18652  df-mnd 18668  df-mhm 18713  df-grp 18866  df-minusg 18867  df-sbg 18868  df-mulg 18996  df-subg 19050  df-nsg 19051  df-eqg 19052  df-ghm 19139  df-cmn 19702  df-abl 19703  df-mgp 20040  df-rng 20058  df-ur 20087  df-ring 20140  df-cring 20141  df-oppr 20236  df-dvdsr 20259  df-unit 20260  df-rhm 20374  df-subrng 20446  df-subrg 20471  df-lmod 20708  df-lss 20779  df-lsp 20819  df-sra 21021  df-rgmod 21022  df-lidl 21067  df-rsp 21068  df-2idl 21107  df-cnfld 21241  df-zring 21334  df-zrh 21390  df-zn 21393  df-dchr 27121

This theorem is referenced by:  rpvmasum2  27400  dchrisum0re  27401  dchrisum0lem2  27406  dchrisumn0  27409