Users' Mathboxes Mathbox for Stefan O'Rear < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  proot1mul Structured version   Visualization version   GIF version
Theorem proot1mul 41931
Description: Any primitive 𝑁-th root of unity is a multiple of any other. (Contributed by Stefan O'Rear, 2-Nov-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
idomsubgmo.g 𝐺 = ((mulGrpβ€˜π‘…) β†Ύs (Unitβ€˜π‘…))
proot1mul.o 𝑂 = (odβ€˜πΊ)
proot1mul.k 𝐾 = (mrClsβ€˜(SubGrpβ€˜πΊ))
Assertion
Ref Expression
proot1mul (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ 𝑋 ∈ (πΎβ€˜{π‘Œ}))
Proof of Theorem proot1mul
Dummy variable π‘₯ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpll 765 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ 𝑅 ∈ IDomn)
2 isidom 20921 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ IDomn ↔ (𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑅 ∈ Domn))
32simprbi 497 . . . . . 6 (𝑅 ∈ IDomn β†’ 𝑅 ∈ Domn)
4 domnring 20911 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Domn β†’ 𝑅 ∈ Ring)
5 eqid 2732 . . . . . . 7 (Unitβ€˜π‘…) = (Unitβ€˜π‘…)
6 idomsubgmo.g . . . . . . 7 𝐺 = ((mulGrpβ€˜π‘…) β†Ύs (Unitβ€˜π‘…))
75, 6unitgrp 20196 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝐺 ∈ Grp)
81, 3, 4, 74syl 19 . . . . 5 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ 𝐺 ∈ Grp)
9 eqid 2732 . . . . . 6 (Baseβ€˜πΊ) = (Baseβ€˜πΊ)
109subgacs 19040 . . . . 5 (𝐺 ∈ Grp β†’ (SubGrpβ€˜πΊ) ∈ (ACSβ€˜(Baseβ€˜πΊ)))
11 acsmre 17595 . . . . 5 ((SubGrpβ€˜πΊ) ∈ (ACSβ€˜(Baseβ€˜πΊ)) β†’ (SubGrpβ€˜πΊ) ∈ (Mooreβ€˜(Baseβ€˜πΊ)))
128, 10, 113syl 18 . . . 4 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (SubGrpβ€˜πΊ) ∈ (Mooreβ€˜(Baseβ€˜πΊ)))
13 proot1mul.k . . . 4 𝐾 = (mrClsβ€˜(SubGrpβ€˜πΊ))
14 simprl 769 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ 𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))
15 proot1mul.o . . . . . . . . 9 𝑂 = (odβ€˜πΊ)
169, 15odf 19404 . . . . . . . 8 𝑂:(Baseβ€˜πΊ)βŸΆβ„•0
17 ffn 6717 . . . . . . . 8 (𝑂:(Baseβ€˜πΊ)βŸΆβ„•0 β†’ 𝑂 Fn (Baseβ€˜πΊ))
18 fniniseg 7061 . . . . . . . 8 (𝑂 Fn (Baseβ€˜πΊ) β†’ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ↔ (𝑋 ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ (π‘‚β€˜π‘‹) = 𝑁)))
1916, 17, 18mp2b 10 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ↔ (𝑋 ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ (π‘‚β€˜π‘‹) = 𝑁))
2014, 19sylib 217 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (𝑋 ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ (π‘‚β€˜π‘‹) = 𝑁))
2120simpld 495 . . . . 5 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜πΊ))
2221snssd 4812 . . . 4 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ {𝑋} βŠ† (Baseβ€˜πΊ))
2312, 13, 22mrcssidd 17568 . . 3 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ {𝑋} βŠ† (πΎβ€˜{𝑋}))
24 snssg 4787 . . . 4 (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) β†’ (𝑋 ∈ (πΎβ€˜{𝑋}) ↔ {𝑋} βŠ† (πΎβ€˜{𝑋})))
2514, 24syl 17 . . 3 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (𝑋 ∈ (πΎβ€˜{𝑋}) ↔ {𝑋} βŠ† (πΎβ€˜{𝑋})))
2623, 25mpbird 256 . 2 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ 𝑋 ∈ (πΎβ€˜{𝑋}))
276idomsubgmo 41930 . . . 4 ((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) β†’ βˆƒ*π‘₯ ∈ (SubGrpβ€˜πΊ)(β™―β€˜π‘₯) = 𝑁)
2827adantr 481 . . 3 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ βˆƒ*π‘₯ ∈ (SubGrpβ€˜πΊ)(β™―β€˜π‘₯) = 𝑁)
2913mrccl 17554 . . . 4 (((SubGrpβ€˜πΊ) ∈ (Mooreβ€˜(Baseβ€˜πΊ)) ∧ {𝑋} βŠ† (Baseβ€˜πΊ)) β†’ (πΎβ€˜{𝑋}) ∈ (SubGrpβ€˜πΊ))
3012, 22, 29syl2anc 584 . . 3 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (πΎβ€˜{𝑋}) ∈ (SubGrpβ€˜πΊ))
3120simprd 496 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (π‘‚β€˜π‘‹) = 𝑁)
32 simplr 767 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ 𝑁 ∈ β„•)
3331, 32eqeltrd 2833 . . . . 5 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (π‘‚β€˜π‘‹) ∈ β„•)
349, 15, 13odhash2 19442 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ (π‘‚β€˜π‘‹) ∈ β„•) β†’ (β™―β€˜(πΎβ€˜{𝑋})) = (π‘‚β€˜π‘‹))
358, 21, 33, 34syl3anc 1371 . . . 4 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (β™―β€˜(πΎβ€˜{𝑋})) = (π‘‚β€˜π‘‹))
3635, 31eqtrd 2772 . . 3 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (β™―β€˜(πΎβ€˜{𝑋})) = 𝑁)
37 simprr 771 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))
38 fniniseg 7061 . . . . . . . 8 (𝑂 Fn (Baseβ€˜πΊ) β†’ (π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ↔ (π‘Œ ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ (π‘‚β€˜π‘Œ) = 𝑁)))
3916, 17, 38mp2b 10 . . . . . . 7 (π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ↔ (π‘Œ ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ (π‘‚β€˜π‘Œ) = 𝑁))
4037, 39sylib 217 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (π‘Œ ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ (π‘‚β€˜π‘Œ) = 𝑁))
4140simpld 495 . . . . 5 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ π‘Œ ∈ (Baseβ€˜πΊ))
4241snssd 4812 . . . 4 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ {π‘Œ} βŠ† (Baseβ€˜πΊ))
4313mrccl 17554 . . . 4 (((SubGrpβ€˜πΊ) ∈ (Mooreβ€˜(Baseβ€˜πΊ)) ∧ {π‘Œ} βŠ† (Baseβ€˜πΊ)) β†’ (πΎβ€˜{π‘Œ}) ∈ (SubGrpβ€˜πΊ))
4412, 42, 43syl2anc 584 . . 3 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (πΎβ€˜{π‘Œ}) ∈ (SubGrpβ€˜πΊ))
4540simprd 496 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (π‘‚β€˜π‘Œ) = 𝑁)
4645, 32eqeltrd 2833 . . . . 5 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (π‘‚β€˜π‘Œ) ∈ β„•)
479, 15, 13odhash2 19442 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ π‘Œ ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ (π‘‚β€˜π‘Œ) ∈ β„•) β†’ (β™―β€˜(πΎβ€˜{π‘Œ})) = (π‘‚β€˜π‘Œ))
488, 41, 46, 47syl3anc 1371 . . . 4 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (β™―β€˜(πΎβ€˜{π‘Œ})) = (π‘‚β€˜π‘Œ))
4948, 45eqtrd 2772 . . 3 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (β™―β€˜(πΎβ€˜{π‘Œ})) = 𝑁)
50 fveqeq2 6900 . . . 4 (π‘₯ = (πΎβ€˜{𝑋}) β†’ ((β™―β€˜π‘₯) = 𝑁 ↔ (β™―β€˜(πΎβ€˜{𝑋})) = 𝑁))
51 fveqeq2 6900 . . . 4 (π‘₯ = (πΎβ€˜{π‘Œ}) β†’ ((β™―β€˜π‘₯) = 𝑁 ↔ (β™―β€˜(πΎβ€˜{π‘Œ})) = 𝑁))
5250, 51rmoi 3885 . . 3 ((βˆƒ*π‘₯ ∈ (SubGrpβ€˜πΊ)(β™―β€˜π‘₯) = 𝑁 ∧ ((πΎβ€˜{𝑋}) ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ∧ (β™―β€˜(πΎβ€˜{𝑋})) = 𝑁) ∧ ((πΎβ€˜{π‘Œ}) ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ∧ (β™―β€˜(πΎβ€˜{π‘Œ})) = 𝑁)) β†’ (πΎβ€˜{𝑋}) = (πΎβ€˜{π‘Œ}))
5328, 30, 36, 44, 49, 52syl122anc 1379 . 2 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ (πΎβ€˜{𝑋}) = (πΎβ€˜{π‘Œ}))
5426, 53eleqtrd 2835 1 (((𝑅 ∈ IDomn ∧ 𝑁 ∈ β„•) ∧ (𝑋 ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}) ∧ π‘Œ ∈ (◑𝑂 β€œ {𝑁}))) β†’ 𝑋 ∈ (πΎβ€˜{π‘Œ}))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆƒ*wrmo 3375   βŠ† wss 3948  {csn 4628  β—‘ccnv 5675   β€œ cima 5679   Fn wfn 6538  βŸΆwf 6539  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7408  β„•cn 12211  β„•0cn0 12471  β™―chash 14289  Basecbs 17143   β†Ύs cress 17172  Moorecmre 17525  mrClscmrc 17526  ACScacs 17528  Grpcgrp 18818  SubGrpcsubg 18999  odcod 19391  mulGrpcmgp 19986  Ringcrg 20055  CRingccrg 20056  Unitcui 20168  Domncdomn 20895  IDomncidom 20896
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 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-inf2 9635  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187  ax-addf 11188  ax-mulf 11189
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 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-disj 5114  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-of 7669  df-ofr 7670  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8146  df-tpos 8210  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-1o 8465  df-oadd 8469  df-omul 8470  df-er 8702  df-ec 8704  df-qs 8708  df-map 8821  df-pm 8822  df-ixp 8891  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-fsupp 9361  df-sup 9436  df-inf 9437  df-oi 9504  df-dju 9895  df-card 9933  df-acn 9936  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-5 12277  df-6 12278  df-7 12279  df-8 12280  df-9 12281  df-n0 12472  df-xnn0 12544  df-z 12558  df-dec 12677  df-uz 12822  df-rp 12974  df-fz 13484  df-fzo 13627  df-fl 13756  df-mod 13834  df-seq 13966  df-exp 14027  df-hash 14290  df-cj 15045  df-re 15046  df-im 15047  df-sqrt 15181  df-abs 15182  df-clim 15431  df-sum 15632  df-dvds 16197  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17144  df-ress 17173  df-plusg 17209  df-mulr 17210  df-starv 17211  df-sca 17212  df-vsca 17213  df-ip 17214  df-tset 17215  df-ple 17216  df-ds 17218  df-unif 17219  df-hom 17220  df-cco 17221  df-0g 17386  df-gsum 17387  df-prds 17392  df-pws 17394  df-mre 17529  df-mrc 17530  df-acs 17532  df-mgm 18560  df-sgrp 18609  df-mnd 18625  df-mhm 18670  df-submnd 18671  df-grp 18821  df-minusg 18822  df-sbg 18823  df-mulg 18950  df-subg 19002  df-eqg 19004  df-ghm 19089  df-cntz 19180  df-od 19395  df-cmn 19649  df-abl 19650  df-mgp 19987  df-ur 20004  df-srg 20009  df-ring 20057  df-cring 20058  df-oppr 20149  df-dvdsr 20170  df-unit 20171  df-invr 20201  df-rnghom 20250  df-nzr 20291  df-subrg 20316  df-lmod 20472  df-lss 20542  df-lsp 20582  df-rlreg 20898  df-domn 20899  df-idom 20900  df-cnfld 20944  df-assa 21407  df-asp 21408  df-ascl 21409  df-psr 21461  df-mvr 21462  df-mpl 21463  df-opsr 21465  df-evls 21634  df-evl 21635  df-psr1 21703  df-vr1 21704  df-ply1 21705  df-coe1 21706  df-evl1 21834  df-mdeg 25569  df-deg1 25570  df-mon1 25647  df-uc1p 25648  df-q1p 25649  df-r1p 25650
This theorem is referenced by:  proot1hash  41932
  Copyright terms: Public domain W3C validator