Theorem dchrvmaeq0 26996

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 4789	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ↔ (𝑋 ∈ 𝐷 ∧ 𝑋 ≠ 1 ))
4	1, 2, 3	sylanbrc 583	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }))
5		fveq1 6887	. . . . . . . 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 15646	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
8	7	eqeq1d 2734	. . . . 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 3685	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∧ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
11	10	baib 536	. . 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 12861	. . . 4 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
14		1zzd 12589	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
15		2fveq3 6893	. . . . . . 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 6995	. . . . 5 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
21	20	adantl 482	. . . 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 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ 𝐷)
27		nnz 12575	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℤ)
28	27	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℤ)
29	22, 23, 24, 25, 26, 28	dchrzrhcl 26737	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑋‘(𝐿‘𝑚)) ∈ ℂ)
30		nncn 12216	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
31	30	adantl 482	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℂ)
32		nnne0 12242	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ≠ 0)
33	32	adantl 482	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ≠ 0)
34	29, 31, 33	divcld 11986	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ ℂ)
35		dchrvmasumif.s	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝑆)
36	13, 14, 21, 34, 35	isumclim 15699	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 𝑆)
37	36	eqeq1d 2734	. 2 ⊢ (𝜑 → (Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0 ↔ 𝑆 = 0))
38	12, 37	bitrd 278	1 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ 𝑆 = 0))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2940  ∀wral 3061  {crab 3432   ∖ cdif 3944  {csn 4627   class class class wbr 5147   ↦ cmpt 5230  ‘cfv 6540  (class class class)co 7405  ℂcc 11104  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109  +∞cpnf 11241   ≤ cle 11245   − cmin 11440   / cdiv 11867  ℕcn 12208  ℤcz 12554  [,)cico 13322  ⌊cfl 13751  seqcseq 13962  abscabs 15177   ⇝ cli 15424  Σcsu 15628  Basecbs 17140  0_gc0g 17381  ℤRHomczrh 21040  ℤ/nℤczn 21043  DChrcdchr 26724

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185  ax-mulf 11186

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-tpos 8207  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-ec 8701  df-qs 8705  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-rp 12971  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-seq 13963  df-exp 14024  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-clim 15428  df-sum 15629  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-starv 17208  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-unif 17216  df-0g 17383  df-imas 17450  df-qus 17451  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-mhm 18667  df-grp 18818  df-minusg 18819  df-sbg 18820  df-mulg 18945  df-subg 18997  df-nsg 18998  df-eqg 18999  df-ghm 19084  df-cmn 19644  df-abl 19645  df-mgp 19982  df-ur 19999  df-ring 20051  df-cring 20052  df-oppr 20142  df-dvdsr 20163  df-unit 20164  df-rnghom 20243  df-subrg 20353  df-lmod 20465  df-lss 20535  df-lsp 20575  df-sra 20777  df-rgmod 20778  df-lidl 20779  df-rsp 20780  df-2idl 20849  df-cnfld 20937  df-zring 21010  df-zrh 21044  df-zn 21047  df-dchr 26725

This theorem is referenced by:  rpvmasum2  27004  dchrisum0re  27005  dchrisum0lem2  27010  dchrisumn0  27013