Theorem dchrvmaeq0 27453

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 4786	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ↔ (𝑋 ∈ 𝐷 ∧ 𝑋 ≠ 1 ))
4	1, 2, 3	sylanbrc 581	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }))
5		fveq1 6890	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → (𝑦‘(𝐿‘𝑚)) = (𝑋‘(𝐿‘𝑚)))
6	5	oveq1d 7430	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
7	6	sumeq2sdv 15680	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑋 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑦‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
8	7	eqeq1d 2727	. . . . 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 3678	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ 𝑊 ↔ (𝑋 ∈ (𝐷 ∖ { 1 }) ∧ Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 0))
11	10	baib 534	. . 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 12893	. . . 4 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
14		1zzd 12621	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
15		2fveq3 6896	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑚 → (𝑋‘(𝐿‘𝑎)) = (𝑋‘(𝐿‘𝑚)))
16		id 22	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑚 → 𝑎 = 𝑚)
17	15, 16	oveq12d 7433	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝑚 → ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
18		dchrvmasumif.f	. . . . . 6 ⊢ 𝐹 = (𝑎 ∈ ℕ ↦ ((𝑋‘(𝐿‘𝑎)) / 𝑎))
19		ovex 7448	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ V
20	17, 18, 19	fvmpt 6999	. . . . 5 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → (𝐹‘𝑚) = ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚))
21	20	adantl 480	. . . 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 479	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ 𝐷)
27		nnz 12607	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℤ)
28	27	adantl 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℤ)
29	22, 23, 24, 25, 26, 28	dchrzrhcl 27194	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑋‘(𝐿‘𝑚)) ∈ ℂ)
30		nncn 12248	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
31	30	adantl 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ ℂ)
32		nnne0 12274	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ≠ 0)
33	32	adantl 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑚 ≠ 0)
34	29, 31, 33	divcld 12018	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) ∈ ℂ)
35		dchrvmasumif.s	. . . 4 ⊢ (𝜑 → seq1( + , 𝐹) ⇝ 𝑆)
36	13, 14, 21, 34, 35	isumclim 15733	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑚 ∈ ℕ ((𝑋‘(𝐿‘𝑚)) / 𝑚) = 𝑆)
37	36	eqeq1d 2727	. 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 394   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   ≠ wne 2930  ∀wral 3051  {crab 3419   ∖ cdif 3937  {csn 4624   class class class wbr 5143   ↦ cmpt 5226  ‘cfv 6542  (class class class)co 7415  ℂcc 11134  0cc0 11136  1c1 11137   + caddc 11139  +∞cpnf 11273   ≤ cle 11277   − cmin 11472   / cdiv 11899  ℕcn 12240  ℤcz 12586  [,)cico 13356  ⌊cfl 13785  seqcseq 13996  abscabs 15211   ⇝ cli 15458  Σcsu 15662  Basecbs 17177  0_gc0g 17418  ℤRHomczrh 21427  ℤ/nℤczn 21430  DChrcdchr 27181

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 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5280  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7737  ax-inf2 9662  ax-cnex 11192  ax-resscn 11193  ax-1cn 11194  ax-icn 11195  ax-addcl 11196  ax-addrcl 11197  ax-mulcl 11198  ax-mulrcl 11199  ax-mulcom 11200  ax-addass 11201  ax-mulass 11202  ax-distr 11203  ax-i2m1 11204  ax-1ne0 11205  ax-1rid 11206  ax-rnegex 11207  ax-rrecex 11208  ax-cnre 11209  ax-pre-lttri 11210  ax-pre-lttrn 11211  ax-pre-ltadd 11212  ax-pre-mulgt0 11213  ax-pre-sup 11214  ax-addf 11215  ax-mulf 11216

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  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 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3770  df-csb 3886  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3960  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-tp 4629  df-op 4631  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7371  df-ov 7418  df-oprab 7419  df-mpo 7420  df-om 7868  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-tpos 8228  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8388  df-rdg 8427  df-1o 8483  df-er 8721  df-ec 8723  df-qs 8727  df-map 8843  df-en 8961  df-dom 8962  df-sdom 8963  df-fin 8964  df-sup 9463  df-inf 9464  df-oi 9531  df-card 9960  df-pnf 11278  df-mnf 11279  df-xr 11280  df-ltxr 11281  df-le 11282  df-sub 11474  df-neg 11475  df-div 11900  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-7 12308  df-8 12309  df-9 12310  df-n0 12501  df-z 12587  df-dec 12706  df-uz 12851  df-rp 13005  df-fz 13515  df-fzo 13658  df-seq 13997  df-exp 14057  df-hash 14320  df-cj 15076  df-re 15077  df-im 15078  df-sqrt 15212  df-abs 15213  df-clim 15462  df-sum 15663  df-struct 17113  df-sets 17130  df-slot 17148  df-ndx 17160  df-base 17178  df-ress 17207  df-plusg 17243  df-mulr 17244  df-starv 17245  df-sca 17246  df-vsca 17247  df-ip 17248  df-tset 17249  df-ple 17250  df-ds 17252  df-unif 17253  df-0g 17420  df-imas 17487  df-qus 17488  df-mgm 18597  df-sgrp 18676  df-mnd 18692  df-mhm 18737  df-grp 18895  df-minusg 18896  df-sbg 18897  df-mulg 19026  df-subg 19080  df-nsg 19081  df-eqg 19082  df-ghm 19170  df-cmn 19739  df-abl 19740  df-mgp 20077  df-rng 20095  df-ur 20124  df-ring 20177  df-cring 20178  df-oppr 20275  df-dvdsr 20298  df-unit 20299  df-rhm 20413  df-subrng 20485  df-subrg 20510  df-lmod 20747  df-lss 20818  df-lsp 20858  df-sra 21060  df-rgmod 21061  df-lidl 21106  df-rsp 21107  df-2idl 21146  df-cnfld 21282  df-zring 21375  df-zrh 21431  df-zn 21434  df-dchr 27182

This theorem is referenced by:  rpvmasum2  27461  dchrisum0re  27462  dchrisum0lem2  27467  dchrisumn0  27470