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

Theorem dchrvmaeq0 27846
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 6895 . . . . . . . 8 (𝑦 = 𝑋 → (𝑦‘(𝐿‘𝑚)) = (𝑋‘(𝐿‘𝑚)))
65oveq1d 7445 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑋 → ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
76sumeq2sdv 15885 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑋 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
87eqeq1d 2765 . . . . 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 3652 . . . 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 13017 . . . 4 ℕ = (ℤ≥‘1)
14 1zzd 12740 . . . 4 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
15 2fveq3 6901 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → (𝑋‘(𝐿‘𝑎)) = (𝑋‘(𝐿‘𝑚)))
16 id 23 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑚 → 𝑎 = 𝑚)
1715, 16oveq12d 7448 . . . . . 6 (𝑎 = 𝑚 → ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
18 dchrvmasumif.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎))
19 ovex 7463 . . . . . 6 ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ V
2017, 18, 19fvmpt 7004 . . . . 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 12727 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℤ)
2827adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℤ)
2922, 23, 24, 25, 26, 28dchrzrhcl 27587 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑋‘(𝐿‘𝑚)) ∈ ℂ)
30 nncn 12356 . . . . . 6 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
3130adantl 487 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℂ)
32 nnne0 12385 . . . . . 6 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ≠ 0)
3332adantl 487 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ≠ 0)
3429, 31, 33divcld 12106 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ ℂ)
35 dchrvmasumif.s . . . 4 (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝑆)
3613, 14, 21, 34, 35isumclim 15938 . . 3 (𝜑 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 𝑆)
3736eqeq1d 2765 . 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 1569   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  {crab 3416   ∖ cdif 4048  {csn 4588   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  ‘cfv 6547  (class class class)co 7430  ℂcc 11211  0cc0 11213  1c1 11214   + caddc 11216  +∞cpnf 11353   ≤ cle 11357   − cmin 11554   / cdiv 11986  ℕcn 12348  ℤcz 12706  [,)cico 13491  ⌊cfl 13943  seqcseq 14157  abscabs 15416   ⇝ cli 15666  Σcsu 15868  Basecbs 17402  0gc0g 17625  ℤRHomczrh 21820  ℤ/nℤczn 21823  DChrcdchr 27574
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 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7761  ax-inf2 9655  ax-cnex 11269  ax-resscn 11270  ax-1cn 11271  ax-icn 11272  ax-addcl 11273  ax-addrcl 11274  ax-mulcl 11275  ax-mulrcl 11276  ax-mulcom 11277  ax-addass 11278  ax-mulass 11279  ax-distr 11280  ax-i2m1 11281  ax-1ne0 11282  ax-1rid 11283  ax-rnegex 11284  ax-rrecex 11285  ax-cnre 11286  ax-pre-lttri 11287  ax-pre-lttrn 11288  ax-pre-ltadd 11289  ax-pre-mulgt0 11290  ax-pre-sup 11291  ax-addf 11292  ax-mulf 11293
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 2101  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-se 5609  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 6311  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6501  df-fun 6549  df-fn 6550  df-f 6551  df-f1 6552  df-fo 6553  df-f1o 6554  df-fv 6555  df-isom 6556  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7888  df-1st 8011  df-2nd 8012  df-tpos 8257  df-frecs 8313  df-wrecs 8344  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-1o 8490  df-er 8731  df-ec 8733  df-qs 8737  df-map 8863  df-en 8988  df-dom 8989  df-sdom 8990  df-fin 8991  df-sup 9447  df-inf 9448  df-oi 9517  df-card 10033  df-pnf 11358  df-mnf 11359  df-xr 11360  df-ltxr 11361  df-le 11362  df-sub 11556  df-neg 11557  df-div 11987  df-nn 12349  df-2 12418  df-3 12419  df-4 12420  df-5 12421  df-6 12422  df-7 12423  df-8 12424  df-9 12425  df-n0 12620  df-z 12707  df-dec 12828  df-uz 12979  df-rp 13134  df-fz 13653  df-fzo 13802  df-seq 14158  df-exp 14218  df-hash 14488  df-cj 15281  df-re 15282  df-im 15283  df-sqrt 15417  df-abs 15418  df-clim 15670  df-sum 15869  df-struct 17340  df-sets 17357  df-slot 17375  df-ndx 17387  df-base 17403  df-ress 17424  df-plusg 17456  df-mulr 17457  df-starv 17458  df-sca 17459  df-vsca 17460  df-ip 17461  df-tset 17462  df-ple 17463  df-ds 17465  df-unif 17466  df-0g 17627  df-imas 17695  df-qus 17696  df-mgm 18831  df-sgrp 18923  df-mnd 18939  df-mhm 18993  df-grp 19162  df-minusg 19163  df-sbg 19164  df-mulg 19293  df-subg 19348  df-nsg 19349  df-eqg 19350  df-ghm 19443  df-cmn 20011  df-abl 20012  df-mgp 20376  df-rng 20390  df-ur 20423  df-ring 20476  df-cring 20477  df-oppr 20582  df-dvdsr 20602  df-unit 20603  df-rhm 20717  df-subrng 20813  df-subrg 20837  df-lmod 21152  df-lss 21222  df-lsp 21262  df-sra 21463  df-rgmod 21464  df-lidl 21501  df-rsp 21502  df-2idl 21558  df-cnfld 21694  df-zring 21768  df-zrh 21824  df-zn 21827  df-dchr 27575
This theorem is used by:  rpvmasum2  27854  dchrisum0re  27855  dchrisum0lem2  27860  dchrisumn0  27863
  Copyright terms: Public domain W3C validator