MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  eulerthlem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem eulerthlem1 16815
Description: Lemma for eulerth 16817. (Contributed by Mario Carneiro, 8-May-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
eulerth.1 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
eulerth.2 𝑆 = {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1}
eulerth.3 𝑇 = (1...(ϕ‘𝑁))
eulerth.4 (𝜑𝐹:𝑇1-1-onto𝑆)
eulerth.5 𝐺 = (𝑥𝑇 ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
Assertion
Ref Expression
eulerthlem1 (𝜑𝐺:𝑇𝑆)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐹,𝑦   𝑥,𝐺,𝑦   𝑥,𝑁,𝑦   𝑥,𝑆   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝑇,𝑦
Allowed substitution hint:   𝑆(𝑦)

Proof of Theorem eulerthlem1
StepHypRef Expression
1 eulerth.1 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
21simp2d 1142 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
32adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝐴 ∈ ℤ)
4 eulerth.4 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹:𝑇1-1-onto𝑆)
5 f1of 6849 . . . . . . . . . 10 (𝐹:𝑇1-1-onto𝑆𝐹:𝑇𝑆)
64, 5syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:𝑇𝑆)
76ffvelcdmda 7104 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝐹𝑥) ∈ 𝑆)
8 oveq1 7438 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = (𝐹𝑥) → (𝑦 gcd 𝑁) = ((𝐹𝑥) gcd 𝑁))
98eqeq1d 2737 . . . . . . . . 9 (𝑦 = (𝐹𝑥) → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
10 eulerth.2 . . . . . . . . 9 𝑆 = {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1}
119, 10elrab2 3698 . . . . . . . 8 ((𝐹𝑥) ∈ 𝑆 ↔ ((𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁) ∧ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
127, 11sylib 218 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑇) → ((𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁) ∧ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
1312simpld 494 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁))
14 elfzoelz 13696 . . . . . 6 ((𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁) → (𝐹𝑥) ∈ ℤ)
1513, 14syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝐹𝑥) ∈ ℤ)
163, 15zmulcld 12726 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ)
171simp1d 1141 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
1817adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝑁 ∈ ℕ)
19 zmodfzo 13931 . . . 4 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁))
2016, 18, 19syl2anc 584 . . 3 ((𝜑𝑥𝑇) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁))
21 modgcd 16566 . . . . 5 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁))
2216, 18, 21syl2anc 584 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑇) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁))
2317nnzd 12638 . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
2423adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝑁 ∈ ℤ)
2516, 24gcdcomd 16548 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑇) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁) = (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))))
2623, 2gcdcomd 16548 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝐴) = (𝐴 gcd 𝑁))
271simp3d 1143 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = 1)
2826, 27eqtrd 2775 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
2928adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
3024, 15gcdcomd 16548 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = ((𝐹𝑥) gcd 𝑁))
3112simprd 495 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑇) → ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1)
3230, 31eqtrd 2775 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1)
33 rpmul 16693 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐹𝑥) ∈ ℤ) → (((𝑁 gcd 𝐴) = 1 ∧ (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1))
3424, 3, 15, 33syl3anc 1370 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → (((𝑁 gcd 𝐴) = 1 ∧ (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1))
3529, 32, 34mp2and 699 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1)
3622, 25, 353eqtrd 2779 . . 3 ((𝜑𝑥𝑇) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1)
37 oveq1 7438 . . . . 5 (𝑦 = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) → (𝑦 gcd 𝑁) = (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁))
3837eqeq1d 2737 . . . 4 (𝑦 = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1))
3938, 10elrab2 3698 . . 3 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ 𝑆 ↔ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁) ∧ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1))
4020, 36, 39sylanbrc 583 . 2 ((𝜑𝑥𝑇) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ 𝑆)
41 eulerth.5 . 2 𝐺 = (𝑥𝑇 ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
4240, 41fmptd 7134 1 (𝜑𝐺:𝑇𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1086   = wceq 1537  wcel 2106  {crab 3433  cmpt 5231  wf 6559  1-1-ontowf1o 6562  cfv 6563  (class class class)co 7431  0cc0 11153  1c1 11154   · cmul 11158  cn 12264  cz 12611  ...cfz 13544  ..^cfzo 13691   mod cmo 13906   gcd cgcd 16528  ϕcphi 16798
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230  ax-pre-sup 11231
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8744  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-sup 9480  df-inf 9481  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-rp 13033  df-fz 13545  df-fzo 13692  df-fl 13829  df-mod 13907  df-seq 14040  df-exp 14100  df-cj 15135  df-re 15136  df-im 15137  df-sqrt 15271  df-abs 15272  df-dvds 16288  df-gcd 16529
This theorem is referenced by:  eulerthlem2  16816
  Copyright terms: Public domain W3C validator