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Theorem znunit 17971
Description: The units of ℤ/nℤ are the integers coprime to the base. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
znchr.y  |-  Y  =  (ℤ/n `  N )
znunit.u  |-  U  =  (Unit `  Y )
znunit.l  |-  L  =  ( ZRHom `  Y
)
Assertion
Ref Expression
znunit  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( L `  A )  e.  U  <->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )

Proof of Theorem znunit
Dummy variables  m  n  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 znchr.y . . . . 5  |-  Y  =  (ℤ/n `  N )
21zncrng 17952 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  Y  e. 
CRing )
32adantr 465 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  Y  e.  CRing )
4 znunit.u . . . 4  |-  U  =  (Unit `  Y )
5 eqid 2438 . . . 4  |-  ( 1r
`  Y )  =  ( 1r `  Y
)
6 eqid 2438 . . . 4  |-  ( ||r `  Y
)  =  ( ||r `  Y
)
74, 5, 6crngunit 16742 . . 3  |-  ( Y  e.  CRing  ->  ( ( L `  A )  e.  U  <->  ( L `  A ) ( ||r `  Y
) ( 1r `  Y ) ) )
83, 7syl 16 . 2  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( L `  A )  e.  U  <->  ( L `  A ) ( ||r `
 Y ) ( 1r `  Y ) ) )
9 eqid 2438 . . . . . . 7  |-  ( Base `  Y )  =  (
Base `  Y )
10 znunit.l . . . . . . 7  |-  L  =  ( ZRHom `  Y
)
111, 9, 10znzrhfo 17955 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  L : ZZ -onto-> ( Base `  Y
) )
1211adantr 465 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  L : ZZ -onto-> ( Base `  Y ) )
13 fof 5615 . . . . 5  |-  ( L : ZZ -onto-> ( Base `  Y )  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y
) )
1412, 13syl 16 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y ) )
15 ffvelrn 5836 . . . 4  |-  ( ( L : ZZ --> ( Base `  Y )  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( L `  A )  e.  ( Base `  Y
) )
1614, 15sylancom 667 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( L `  A
)  e.  ( Base `  Y ) )
17 eqid 2438 . . . 4  |-  ( .r
`  Y )  =  ( .r `  Y
)
189, 6, 17dvdsr2 16727 . . 3  |-  ( ( L `  A )  e.  ( Base `  Y
)  ->  ( ( L `  A )
( ||r `
 Y ) ( 1r `  Y )  <->  E. x  e.  ( Base `  Y ) ( x ( .r `  Y ) ( L `
 A ) )  =  ( 1r `  Y ) ) )
1916, 18syl 16 . 2  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( L `  A ) ( ||r `  Y
) ( 1r `  Y )  <->  E. x  e.  ( Base `  Y
) ( x ( .r `  Y ) ( L `  A
) )  =  ( 1r `  Y ) ) )
20 forn 5618 . . . . . 6  |-  ( L : ZZ -onto-> ( Base `  Y )  ->  ran  L  =  ( Base `  Y
) )
2112, 20syl 16 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ran  L  =  (
Base `  Y )
)
2221rexeqdv 2919 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. x  e. 
ran  L ( x ( .r `  Y
) ( L `  A ) )  =  ( 1r `  Y
)  <->  E. x  e.  (
Base `  Y )
( x ( .r
`  Y ) ( L `  A ) )  =  ( 1r
`  Y ) ) )
23 ffn 5554 . . . . 5  |-  ( L : ZZ --> ( Base `  Y )  ->  L  Fn  ZZ )
24 oveq1 6093 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( L `  n )  ->  (
x ( .r `  Y ) ( L `
 A ) )  =  ( ( L `
 n ) ( .r `  Y ) ( L `  A
) ) )
2524eqeq1d 2446 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( L `  n )  ->  (
( x ( .r
`  Y ) ( L `  A ) )  =  ( 1r
`  Y )  <->  ( ( L `  n )
( .r `  Y
) ( L `  A ) )  =  ( 1r `  Y
) ) )
2625rexrn 5840 . . . . 5  |-  ( L  Fn  ZZ  ->  ( E. x  e.  ran  L ( x ( .r
`  Y ) ( L `  A ) )  =  ( 1r
`  Y )  <->  E. n  e.  ZZ  ( ( L `
 n ) ( .r `  Y ) ( L `  A
) )  =  ( 1r `  Y ) ) )
2714, 23, 263syl 20 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. x  e. 
ran  L ( x ( .r `  Y
) ( L `  A ) )  =  ( 1r `  Y
)  <->  E. n  e.  ZZ  ( ( L `  n ) ( .r
`  Y ) ( L `  A ) )  =  ( 1r
`  Y ) ) )
2822, 27bitr3d 255 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. x  e.  ( Base `  Y
) ( x ( .r `  Y ) ( L `  A
) )  =  ( 1r `  Y )  <->  E. n  e.  ZZ  ( ( L `  n ) ( .r
`  Y ) ( L `  A ) )  =  ( 1r
`  Y ) ) )
29 crngrng 16643 . . . . . . . . . 10  |-  ( Y  e.  CRing  ->  Y  e.  Ring )
303, 29syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  Y  e.  Ring )
3110zrhrhm 17918 . . . . . . . . 9  |-  ( Y  e.  Ring  ->  L  e.  (ring RingHom  Y ) )
3230, 31syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  L  e.  (ring RingHom  Y ) )
3332adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  L  e.  (ring RingHom  Y
) )
34 simpr 461 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  n  e.  ZZ )
35 simplr 754 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  A  e.  ZZ )
36 zringbas 17864 . . . . . . . 8  |-  ZZ  =  ( Base ` ring )
37 zringmulr 17867 . . . . . . . 8  |-  x.  =  ( .r ` ring )
3836, 37, 17rhmmul 16803 . . . . . . 7  |-  ( ( L  e.  (ring RingHom  Y )  /\  n  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( L `  ( n  x.  A ) )  =  ( ( L `  n ) ( .r
`  Y ) ( L `  A ) ) )
3933, 34, 35, 38syl3anc 1218 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( L `  ( n  x.  A
) )  =  ( ( L `  n
) ( .r `  Y ) ( L `
 A ) ) )
4030adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  Y  e.  Ring )
4110, 5zrh1 17919 . . . . . . 7  |-  ( Y  e.  Ring  ->  ( L `
 1 )  =  ( 1r `  Y
) )
4240, 41syl 16 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( L ` 
1 )  =  ( 1r `  Y ) )
4339, 42eqeq12d 2452 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( L `
 ( n  x.  A ) )  =  ( L `  1
)  <->  ( ( L `
 n ) ( .r `  Y ) ( L `  A
) )  =  ( 1r `  Y ) ) )
44 simpll 753 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  N  e.  NN0 )
4534, 35zmulcld 10745 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( n  x.  A )  e.  ZZ )
46 1zzd 10669 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  1  e.  ZZ )
471, 10zndvds 17957 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  ( n  x.  A
)  e.  ZZ  /\  1  e.  ZZ )  ->  ( ( L `  ( n  x.  A
) )  =  ( L `  1 )  <-> 
N  ||  ( (
n  x.  A )  -  1 ) ) )
4844, 45, 46, 47syl3anc 1218 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( L `
 ( n  x.  A ) )  =  ( L `  1
)  <->  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )
4943, 48bitr3d 255 . . . 4  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( ( L `  n ) ( .r `  Y
) ( L `  A ) )  =  ( 1r `  Y
)  <->  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )
5049rexbidva 2727 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. n  e.  ZZ  ( ( L `
 n ) ( .r `  Y ) ( L `  A
) )  =  ( 1r `  Y )  <->  E. n  e.  ZZ  N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 ) ) )
51 simplr 754 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  ->  A  e.  ZZ )
52 nn0z 10661 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  ZZ )
5352ad2antrr 725 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  ->  N  e.  ZZ )
54 gcddvds 13691 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( ( A  gcd  N )  ||  A  /\  ( A  gcd  N ) 
||  N ) )
5551, 53, 54syl2anc 661 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( A  gcd  N )  ||  A  /\  ( A  gcd  N ) 
||  N ) )
5655simpld 459 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  A )
5751, 53gcdcld 13694 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  e.  NN0 )
5857nn0zd 10737 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  e.  ZZ )
5934adantrr 716 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  ->  n  e.  ZZ )
60 dvdsmultr2 13560 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  gcd  N
)  e.  ZZ  /\  n  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ )  ->  (
( A  gcd  N
)  ||  A  ->  ( A  gcd  N ) 
||  ( n  x.  A ) ) )
6158, 59, 51, 60syl3anc 1218 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( A  gcd  N )  ||  A  -> 
( A  gcd  N
)  ||  ( n  x.  A ) ) )
6256, 61mpd 15 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  ( n  x.  A ) )
6345adantrr 716 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( n  x.  A
)  e.  ZZ )
64 1zzd 10669 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
1  e.  ZZ )
6555simprd 463 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  N )
66 simprr 756 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  ->  N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 ) )
67 peano2zm 10680 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( n  x.  A )  e.  ZZ  ->  (
( n  x.  A
)  -  1 )  e.  ZZ )
6863, 67syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( n  x.  A )  -  1 )  e.  ZZ )
69 dvdstr 13558 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  gcd  N
)  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  (
( n  x.  A
)  -  1 )  e.  ZZ )  -> 
( ( ( A  gcd  N )  ||  N  /\  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 ) )  ->  ( A  gcd  N )  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 ) ) )
7058, 53, 68, 69syl3anc 1218 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( ( A  gcd  N )  ||  N  /\  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 ) )  ->  ( A  gcd  N )  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 ) ) )
7165, 66, 70mp2and 679 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  ( (
n  x.  A )  -  1 ) )
72 dvdssub2 13562 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( A  gcd  N )  e.  ZZ  /\  ( n  x.  A
)  e.  ZZ  /\  1  e.  ZZ )  /\  ( A  gcd  N
)  ||  ( (
n  x.  A )  -  1 ) )  ->  ( ( A  gcd  N )  ||  ( n  x.  A
)  <->  ( A  gcd  N )  ||  1 ) )
7358, 63, 64, 71, 72syl31anc 1221 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( A  gcd  N )  ||  ( n  x.  A )  <->  ( A  gcd  N )  ||  1
) )
7462, 73mpbid 210 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  1 )
75 dvds1 13573 . . . . . . 7  |-  ( ( A  gcd  N )  e.  NN0  ->  ( ( A  gcd  N ) 
||  1  <->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
7657, 75syl 16 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( A  gcd  N )  ||  1  <->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
7774, 76mpbid 210 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  =  1 )
7877rexlimdvaa 2837 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. n  e.  ZZ  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 )  ->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
79 simpr 461 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  A  e.  ZZ )
8052adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  N  e.  ZZ )
81 bezout 13718 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  E. n  e.  ZZ  E. m  e.  ZZ  ( A  gcd  N )  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) )
8279, 80, 81syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  E. n  e.  ZZ  E. m  e.  ZZ  ( A  gcd  N )  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) )
83 eqeq1 2444 . . . . . . 7  |-  ( ( A  gcd  N )  =  1  ->  (
( A  gcd  N
)  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) )  <->  1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) ) )
84832rexbidv 2753 . . . . . 6  |-  ( ( A  gcd  N )  =  1  ->  ( E. n  e.  ZZ  E. m  e.  ZZ  ( A  gcd  N )  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) )  <->  E. n  e.  ZZ  E. m  e.  ZZ  1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m
) ) ) )
8582, 84syl5ibcom 220 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( A  gcd  N )  =  1  ->  E. n  e.  ZZ  E. m  e.  ZZ  1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m
) ) ) )
8652ad3antrrr 729 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  e.  ZZ )
87 dvdsmul1 13546 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  ||  ( N  x.  m ) )
8886, 87sylancom 667 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  ||  ( N  x.  m
) )
89 zmulcl 10685 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( N  x.  m
)  e.  ZZ )
9086, 89sylancom 667 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( N  x.  m )  e.  ZZ )
91 dvdsnegb 13542 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  ( N  x.  m
)  e.  ZZ )  ->  ( N  ||  ( N  x.  m
)  <->  N  ||  -u ( N  x.  m )
) )
9286, 90, 91syl2anc 661 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( N  ||  ( N  x.  m )  <->  N  ||  -u ( N  x.  m )
) )
9388, 92mpbid 210 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  ||  -u ( N  x.  m
) )
9435adantr 465 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  A  e.  ZZ )
9594zcnd 10740 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  A  e.  CC )
96 zcn 10643 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  ZZ  ->  n  e.  CC )
9796ad2antlr 726 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  n  e.  CC )
9895, 97mulcomd 9399 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( A  x.  n )  =  ( n  x.  A ) )
9998oveq1d 6101 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
( A  x.  n
)  +  ( N  x.  m ) )  =  ( ( n  x.  A )  +  ( N  x.  m
) ) )
10097, 95mulcld 9398 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
n  x.  A )  e.  CC )
10190zcnd 10740 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( N  x.  m )  e.  CC )
102100, 101subnegd 9718 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
( n  x.  A
)  -  -u ( N  x.  m )
)  =  ( ( n  x.  A )  +  ( N  x.  m ) ) )
10399, 102eqtr4d 2473 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
( A  x.  n
)  +  ( N  x.  m ) )  =  ( ( n  x.  A )  -  -u ( N  x.  m
) ) )
104103oveq2d 6102 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
( n  x.  A
)  -  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) )  =  ( ( n  x.  A )  -  ( ( n  x.  A )  -  -u ( N  x.  m )
) ) )
105101negcld 9698 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  -u ( N  x.  m )  e.  CC )
106100, 105nncand 9716 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
( n  x.  A
)  -  ( ( n  x.  A )  -  -u ( N  x.  m ) ) )  =  -u ( N  x.  m ) )
107104, 106eqtrd 2470 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
( n  x.  A
)  -  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) )  =  -u ( N  x.  m ) )
10893, 107breqtrrd 4313 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  (
( A  x.  n
)  +  ( N  x.  m ) ) ) )
109 oveq2 6094 . . . . . . . . 9  |-  ( 1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m
) )  ->  (
( n  x.  A
)  -  1 )  =  ( ( n  x.  A )  -  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) ) )
110109breq2d 4299 . . . . . . . 8  |-  ( 1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m
) )  ->  ( N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 )  <->  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) ) ) )
111108, 110syl5ibrcom 222 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) )  ->  N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 ) ) )
112111rexlimdva 2836 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( E. m  e.  ZZ  1  =  ( ( A  x.  n
)  +  ( N  x.  m ) )  ->  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 ) ) )
113112reximdva 2823 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. n  e.  ZZ  E. m  e.  ZZ  1  =  ( ( A  x.  n
)  +  ( N  x.  m ) )  ->  E. n  e.  ZZ  N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 ) ) )
11485, 113syld 44 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( A  gcd  N )  =  1  ->  E. n  e.  ZZ  N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 ) ) )
11578, 114impbid 191 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. n  e.  ZZ  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 )  <-> 
( A  gcd  N
)  =  1 ) )
11628, 50, 1153bitrd 279 . 2  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. x  e.  ( Base `  Y
) ( x ( .r `  Y ) ( L `  A
) )  =  ( 1r `  Y )  <-> 
( A  gcd  N
)  =  1 ) )
1178, 19, 1163bitrd 279 1  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( L `  A )  e.  U  <->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1369    e. wcel 1756   E.wrex 2711   class class class wbr 4287   ran crn 4836    Fn wfn 5408   -->wf 5409   -onto->wfo 5411   ` cfv 5413  (class class class)co 6086   CCcc 9272   1c1 9275    + caddc 9277    x. cmul 9279    - cmin 9587   -ucneg 9588   NN0cn0 10571   ZZcz 10638    || cdivides 13527    gcd cgcd 13682   Basecbs 14166   .rcmulr 14231   1rcur 16591   Ringcrg 16633   CRingccrg 16634   ||rcdsr 16718  Unitcui 16719   RingHom crh 16792  ℤringzring 17858   ZRHomczrh 17906  ℤ/nczn 17909
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2419  ax-rep 4398  ax-sep 4408  ax-nul 4416  ax-pow 4465  ax-pr 4526  ax-un 6367  ax-inf2 7839  ax-cnex 9330  ax-resscn 9331  ax-1cn 9332  ax-icn 9333  ax-addcl 9334  ax-addrcl 9335  ax-mulcl 9336  ax-mulrcl 9337  ax-mulcom 9338  ax-addass 9339  ax-mulass 9340  ax-distr 9341  ax-i2m1 9342  ax-1ne0 9343  ax-1rid 9344  ax-rnegex 9345  ax-rrecex 9346  ax-cnre 9347  ax-pre-lttri 9348  ax-pre-lttrn 9349  ax-pre-ltadd 9350  ax-pre-mulgt0 9351  ax-pre-sup 9352  ax-addf 9353  ax-mulf 9354
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2256  df-mo 2257  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-nel 2604  df-ral 2715  df-rex 2716  df-reu 2717  df-rmo 2718  df-rab 2719  df-v 2969  df-sbc 3182  df-csb 3284  df-dif 3326  df-un 3328  df-in 3330  df-ss 3337  df-pss 3339  df-nul 3633  df-if 3787  df-pw 3857  df-sn 3873  df-pr 3875  df-tp 3877  df-op 3879  df-uni 4087  df-int 4124  df-iun 4168  df-br 4288  df-opab 4346  df-mpt 4347  df-tr 4381  df-eprel 4627  df-id 4631  df-po 4636  df-so 4637  df-fr 4674  df-we 4676  df-ord 4717  df-on 4718  df-lim 4719  df-suc 4720  df-xp 4841  df-rel 4842  df-cnv 4843  df-co 4844  df-dm 4845  df-rn 4846  df-res 4847  df-ima 4848  df-iota 5376  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-riota 6047  df-ov 6089  df-oprab 6090  df-mpt2 6091  df-om 6472  df-1st 6572  df-2nd 6573  df-tpos 6740  df-recs 6824  df-rdg 6858  df-1o 6912  df-oadd 6916  df-er 7093  df-ec 7095  df-qs 7099  df-map 7208  df-en 7303  df-dom 7304  df-sdom 7305  df-fin 7306  df-sup 7683  df-pnf 9412  df-mnf 9413  df-xr 9414  df-ltxr 9415  df-le 9416  df-sub 9589  df-neg 9590  df-div 9986  df-nn 10315  df-2 10372  df-3 10373  df-4 10374  df-5 10375  df-6 10376  df-7 10377  df-8 10378  df-9 10379  df-10 10380  df-n0 10572  df-z 10639  df-dec 10748  df-uz 10854  df-rp 10984  df-fz 11430  df-fl 11634  df-mod 11701  df-seq 11799  df-exp 11858  df-cj 12580  df-re 12581  df-im 12582  df-sqr 12716  df-abs 12717  df-dvds 13528  df-gcd 13683  df-struct 14168  df-ndx 14169  df-slot 14170  df-base 14171  df-sets 14172  df-ress 14173  df-plusg 14243  df-mulr 14244  df-starv 14245  df-sca 14246  df-vsca 14247  df-ip 14248  df-tset 14249  df-ple 14250  df-ds 14252  df-unif 14253  df-0g 14372  df-imas 14438  df-divs 14439  df-mnd 15407  df-mhm 15456  df-grp 15536  df-minusg 15537  df-sbg 15538  df-mulg 15539  df-subg 15669  df-nsg 15670  df-eqg 15671  df-ghm 15736  df-cmn 16270  df-abl 16271  df-mgp 16580  df-ur 16592  df-rng 16635  df-cring 16636  df-oppr 16703  df-dvdsr 16721  df-unit 16722  df-rnghom 16794  df-subrg 16841  df-lmod 16928  df-lss 16991  df-lsp 17030  df-sra 17230  df-rgmod 17231  df-lidl 17232  df-rsp 17233  df-2idl 17291  df-cnfld 17794  df-zring 17859  df-zrh 17910  df-zn 17913
This theorem is referenced by:  znunithash  17972  znrrg  17973  dchrelbas4  22557  lgsdchr  22662  rpvmasumlem  22711  dirith  22753
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