MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dchrn0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dchrn0 24775
Description: A Dirichlet character is nonzero on the units of ℤ/n. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
dchrmhm.g 𝐺 = (DChr‘𝑁)
dchrmhm.z 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
dchrmhm.b 𝐷 = (Base‘𝐺)
dchrn0.b 𝐵 = (Base‘𝑍)
dchrn0.u 𝑈 = (Unit‘𝑍)
dchrn0.x (𝜑𝑋𝐷)
dchrn0.a (𝜑𝐴𝐵)
Assertion
Ref Expression
dchrn0 (𝜑 → ((𝑋𝐴) ≠ 0 ↔ 𝐴𝑈))

Proof of Theorem dchrn0
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dchrn0.a . . . 4 (𝜑𝐴𝐵)
2 dchrn0.x . . . . . 6 (𝜑𝑋𝐷)
3 dchrmhm.g . . . . . . 7 𝐺 = (DChr‘𝑁)
4 dchrmhm.z . . . . . . 7 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
5 dchrn0.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝑍)
6 dchrn0.u . . . . . . 7 𝑈 = (Unit‘𝑍)
7 dchrmhm.b . . . . . . . . 9 𝐷 = (Base‘𝐺)
83, 7dchrrcl 24765 . . . . . . . 8 (𝑋𝐷𝑁 ∈ ℕ)
92, 8syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
103, 4, 5, 6, 9, 7dchrelbas2 24762 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))))
112, 10mpbid 221 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
1211simprd 478 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))
13 fveq2 6103 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐴 → (𝑋𝑥) = (𝑋𝐴))
1413neeq1d 2841 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐴 → ((𝑋𝑥) ≠ 0 ↔ (𝑋𝐴) ≠ 0))
15 eleq1 2676 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐴 → (𝑥𝑈𝐴𝑈))
1614, 15imbi12d 333 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → (((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈) ↔ ((𝑋𝐴) ≠ 0 → 𝐴𝑈)))
1716rspcv 3278 . . . 4 (𝐴𝐵 → (∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈) → ((𝑋𝐴) ≠ 0 → 𝐴𝑈)))
181, 12, 17sylc 63 . . 3 (𝜑 → ((𝑋𝐴) ≠ 0 → 𝐴𝑈))
1918imp 444 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑋𝐴) ≠ 0) → 𝐴𝑈)
20 ax-1ne0 9884 . . . . 5 1 ≠ 0
2120a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝐴𝑈) → 1 ≠ 0)
229nnnn0d 11228 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
234zncrng 19712 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ0𝑍 ∈ CRing)
24 crngring 18381 . . . . . . . 8 (𝑍 ∈ CRing → 𝑍 ∈ Ring)
2522, 23, 243syl 18 . . . . . . 7 (𝜑𝑍 ∈ Ring)
26 eqid 2610 . . . . . . . 8 (invr𝑍) = (invr𝑍)
27 eqid 2610 . . . . . . . 8 (.r𝑍) = (.r𝑍)
28 eqid 2610 . . . . . . . 8 (1r𝑍) = (1r𝑍)
296, 26, 27, 28unitrinv 18501 . . . . . . 7 ((𝑍 ∈ Ring ∧ 𝐴𝑈) → (𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴)) = (1r𝑍))
3025, 29sylan 487 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴)) = (1r𝑍))
3130fveq2d 6107 . . . . 5 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋‘(𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴))) = (𝑋‘(1r𝑍)))
3211simpld 474 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)))
3332adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → 𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)))
341adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → 𝐴𝐵)
356, 26, 5ringinvcl 18499 . . . . . . 7 ((𝑍 ∈ Ring ∧ 𝐴𝑈) → ((invr𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵)
3625, 35sylan 487 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → ((invr𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵)
37 eqid 2610 . . . . . . . 8 (mulGrp‘𝑍) = (mulGrp‘𝑍)
3837, 5mgpbas 18318 . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑍))
3937, 27mgpplusg 18316 . . . . . . 7 (.r𝑍) = (+g‘(mulGrp‘𝑍))
40 eqid 2610 . . . . . . . 8 (mulGrp‘ℂfld) = (mulGrp‘ℂfld)
41 cnfldmul 19573 . . . . . . . 8 · = (.r‘ℂfld)
4240, 41mgpplusg 18316 . . . . . . 7 · = (+g‘(mulGrp‘ℂfld))
4338, 39, 42mhmlin 17165 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ 𝐴𝐵 ∧ ((invr𝑍)‘𝐴) ∈ 𝐵) → (𝑋‘(𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴))) = ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))))
4433, 34, 36, 43syl3anc 1318 . . . . 5 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋‘(𝐴(.r𝑍)((invr𝑍)‘𝐴))) = ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))))
4537, 28ringidval 18326 . . . . . . 7 (1r𝑍) = (0g‘(mulGrp‘𝑍))
46 cnfld1 19590 . . . . . . . 8 1 = (1r‘ℂfld)
4740, 46ringidval 18326 . . . . . . 7 1 = (0g‘(mulGrp‘ℂfld))
4845, 47mhm0 17166 . . . . . 6 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → (𝑋‘(1r𝑍)) = 1)
4933, 48syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋‘(1r𝑍)) = 1)
5031, 44, 493eqtr3d 2652 . . . 4 ((𝜑𝐴𝑈) → ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) = 1)
51 cnfldbas 19571 . . . . . . . . 9 ℂ = (Base‘ℂfld)
5240, 51mgpbas 18318 . . . . . . . 8 ℂ = (Base‘(mulGrp‘ℂfld))
5338, 52mhmf 17163 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
5433, 53syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝐴𝑈) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
5554, 36ffvelrnd 6268 . . . . 5 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴)) ∈ ℂ)
5655mul02d 10113 . . . 4 ((𝜑𝐴𝑈) → (0 · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) = 0)
5721, 50, 563netr4d 2859 . . 3 ((𝜑𝐴𝑈) → ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) ≠ (0 · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))))
58 oveq1 6556 . . . 4 ((𝑋𝐴) = 0 → ((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) = (0 · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))))
5958necon3i 2814 . . 3 (((𝑋𝐴) · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) ≠ (0 · (𝑋‘((invr𝑍)‘𝐴))) → (𝑋𝐴) ≠ 0)
6057, 59syl 17 . 2 ((𝜑𝐴𝑈) → (𝑋𝐴) ≠ 0)
6119, 60impbida 873 1 (𝜑 → ((𝑋𝐴) ≠ 0 ↔ 𝐴𝑈))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 195  wa 383   = wceq 1475  wcel 1977  wne 2780  wral 2896  wf 5800  cfv 5804  (class class class)co 6549  cc 9813  0cc0 9815  1c1 9816   · cmul 9820  cn 10897  0cn0 11169  Basecbs 15695  .rcmulr 15769   MndHom cmhm 17156  mulGrpcmgp 18312  1rcur 18324  Ringcrg 18370  CRingccrg 18371  Unitcui 18462  invrcinvr 18494  fldccnfld 19567  ℤ/nczn 19670  DChrcdchr 24757
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-addf 9894  ax-mulf 9895
This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-tpos 7239  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-ec 7631  df-qs 7635  df-map 7746  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-inf 8232  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-4 10958  df-5 10959  df-6 10960  df-7 10961  df-8 10962  df-9 10963  df-n0 11170  df-z 11255  df-dec 11370  df-uz 11564  df-fz 12198  df-struct 15697  df-ndx 15698  df-slot 15699  df-base 15700  df-sets 15701  df-ress 15702  df-plusg 15781  df-mulr 15782  df-starv 15783  df-sca 15784  df-vsca 15785  df-ip 15786  df-tset 15787  df-ple 15788  df-ds 15791  df-unif 15792  df-0g 15925  df-imas 15991  df-qus 15992  df-mgm 17065  df-sgrp 17107  df-mnd 17118  df-mhm 17158  df-grp 17248  df-minusg 17249  df-sbg 17250  df-subg 17414  df-nsg 17415  df-eqg 17416  df-cmn 18018  df-abl 18019  df-mgp 18313  df-ur 18325  df-ring 18372  df-cring 18373  df-oppr 18446  df-dvdsr 18464  df-unit 18465  df-invr 18495  df-subrg 18601  df-lmod 18688  df-lss 18754  df-lsp 18793  df-sra 18993  df-rgmod 18994  df-lidl 18995  df-rsp 18996  df-2idl 19053  df-cnfld 19568  df-zring 19638  df-zn 19674  df-dchr 24758
This theorem is referenced by:  dchrinvcl  24778  dchrfi  24780  dchrghm  24781  dchreq  24783  dchrabs  24785  dchrabs2  24787  dchr1re  24788  dchrpt  24792  dchrsum  24794  sum2dchr  24799  rpvmasumlem  24976  dchrisum0flblem1  24997
  Copyright terms: Public domain W3C validator