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

Theorem eulerthlem1 16818
Description: Lemma for eulerth 16820. (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 1144 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
32adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝐴 ∈ ℤ)
4 eulerth.4 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹:𝑇1-1-onto𝑆)
5 f1of 6848 . . . . . . . . . 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 2739 . . . . . . . . 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 3695 . . . . . . . 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 13699 . . . . . 6 ((𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁) → (𝐹𝑥) ∈ ℤ)
1513, 14syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝐹𝑥) ∈ ℤ)
163, 15zmulcld 12728 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ)
171simp1d 1143 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
1817adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝑁 ∈ ℕ)
19 zmodfzo 13934 . . . 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 16569 . . . . 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 12640 . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
2423adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝑁 ∈ ℤ)
2516, 24gcdcomd 16551 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑇) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁) = (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))))
2623, 2gcdcomd 16551 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝐴) = (𝐴 gcd 𝑁))
271simp3d 1145 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = 1)
2826, 27eqtrd 2777 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
2928adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
3024, 15gcdcomd 16551 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = ((𝐹𝑥) gcd 𝑁))
3112simprd 495 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑇) → ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1)
3230, 31eqtrd 2777 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1)
33 rpmul 16696 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐹𝑥) ∈ ℤ) → (((𝑁 gcd 𝐴) = 1 ∧ (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1))
3424, 3, 15, 33syl3anc 1373 . . . . 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 2781 . . 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 2739 . . . 4 (𝑦 = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1))
3938, 10elrab2 3695 . . 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 1087   = wceq 1540  wcel 2108  {crab 3436  cmpt 5225  wf 6557  1-1-ontowf1o 6560  cfv 6561  (class class class)co 7431  0cc0 11155  1c1 11156   · cmul 11160  cn 12266  cz 12613  ...cfz 13547  ..^cfzo 13694   mod cmo 13909   gcd cgcd 16531  ϕcphi 16801
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-sup 9482  df-inf 9483  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-rp 13035  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-fl 13832  df-mod 13910  df-seq 14043  df-exp 14103  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-dvds 16291  df-gcd 16532
This theorem is referenced by:  eulerthlem2  16819
  Copyright terms: Public domain W3C validator