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Theorem znunit 19731
 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/nℤ‘𝑁)
znunit.u 𝑈 = (Unit‘𝑌)
znunit.l 𝐿 = (ℤRHom‘𝑌)
Assertion
Ref Expression
znunit ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐿𝐴) ∈ 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/nℤ‘𝑁)
21zncrng 19712 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ0𝑌 ∈ CRing)
32adantr 480 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → 𝑌 ∈ CRing)
4 znunit.u . . . 4 𝑈 = (Unit‘𝑌)
5 eqid 2610 . . . 4 (1r𝑌) = (1r𝑌)
6 eqid 2610 . . . 4 (∥r𝑌) = (∥r𝑌)
74, 5, 6crngunit 18485 . . 3 (𝑌 ∈ CRing → ((𝐿𝐴) ∈ 𝑈 ↔ (𝐿𝐴)(∥r𝑌)(1r𝑌)))
83, 7syl 17 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐿𝐴) ∈ 𝑈 ↔ (𝐿𝐴)(∥r𝑌)(1r𝑌)))
9 eqid 2610 . . . . . . 7 (Base‘𝑌) = (Base‘𝑌)
10 znunit.l . . . . . . 7 𝐿 = (ℤRHom‘𝑌)
111, 9, 10znzrhfo 19715 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ0𝐿:ℤ–onto→(Base‘𝑌))
1211adantr 480 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → 𝐿:ℤ–onto→(Base‘𝑌))
13 fof 6028 . . . . 5 (𝐿:ℤ–onto→(Base‘𝑌) → 𝐿:ℤ⟶(Base‘𝑌))
1412, 13syl 17 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → 𝐿:ℤ⟶(Base‘𝑌))
15 ffvelrn 6265 . . . 4 ((𝐿:ℤ⟶(Base‘𝑌) ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝐿𝐴) ∈ (Base‘𝑌))
1614, 15sylancom 698 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (𝐿𝐴) ∈ (Base‘𝑌))
17 eqid 2610 . . . 4 (.r𝑌) = (.r𝑌)
189, 6, 17dvdsr2 18470 . . 3 ((𝐿𝐴) ∈ (Base‘𝑌) → ((𝐿𝐴)(∥r𝑌)(1r𝑌) ↔ ∃𝑥 ∈ (Base‘𝑌)(𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌)))
1916, 18syl 17 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐿𝐴)(∥r𝑌)(1r𝑌) ↔ ∃𝑥 ∈ (Base‘𝑌)(𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌)))
20 forn 6031 . . . . . 6 (𝐿:ℤ–onto→(Base‘𝑌) → ran 𝐿 = (Base‘𝑌))
2112, 20syl 17 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → ran 𝐿 = (Base‘𝑌))
2221rexeqdv 3122 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (∃𝑥 ∈ ran 𝐿(𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌) ↔ ∃𝑥 ∈ (Base‘𝑌)(𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌)))
23 ffn 5958 . . . . 5 (𝐿:ℤ⟶(Base‘𝑌) → 𝐿 Fn ℤ)
24 oveq1 6556 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝐿𝑛) → (𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)))
2524eqeq1d 2612 . . . . . 6 (𝑥 = (𝐿𝑛) → ((𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌) ↔ ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌)))
2625rexrn 6269 . . . . 5 (𝐿 Fn ℤ → (∃𝑥 ∈ ran 𝐿(𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌) ↔ ∃𝑛 ∈ ℤ ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌)))
2714, 23, 263syl 18 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (∃𝑥 ∈ ran 𝐿(𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌) ↔ ∃𝑛 ∈ ℤ ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌)))
2822, 27bitr3d 269 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (∃𝑥 ∈ (Base‘𝑌)(𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌) ↔ ∃𝑛 ∈ ℤ ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌)))
29 crngring 18381 . . . . . . . . . 10 (𝑌 ∈ CRing → 𝑌 ∈ Ring)
303, 29syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → 𝑌 ∈ Ring)
3110zrhrhm 19679 . . . . . . . . 9 (𝑌 ∈ Ring → 𝐿 ∈ (ℤring RingHom 𝑌))
3230, 31syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → 𝐿 ∈ (ℤring RingHom 𝑌))
3332adantr 480 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝐿 ∈ (ℤring RingHom 𝑌))
34 simpr 476 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑛 ∈ ℤ)
35 simplr 788 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ ℤ)
36 zringbas 19643 . . . . . . . 8 ℤ = (Base‘ℤring)
37 zringmulr 19646 . . . . . . . 8 · = (.r‘ℤring)
3836, 37, 17rhmmul 18550 . . . . . . 7 ((𝐿 ∈ (ℤring RingHom 𝑌) ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝐿‘(𝑛 · 𝐴)) = ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)))
3933, 34, 35, 38syl3anc 1318 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝐿‘(𝑛 · 𝐴)) = ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)))
4030adantr 480 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑌 ∈ Ring)
4110, 5zrh1 19680 . . . . . . 7 (𝑌 ∈ Ring → (𝐿‘1) = (1r𝑌))
4240, 41syl 17 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝐿‘1) = (1r𝑌))
4339, 42eqeq12d 2625 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝐿‘(𝑛 · 𝐴)) = (𝐿‘1) ↔ ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌)))
44 simpll 786 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℕ0)
4534, 35zmulcld 11364 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑛 · 𝐴) ∈ ℤ)
46 1zzd 11285 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 1 ∈ ℤ)
471, 10zndvds 19717 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ (𝑛 · 𝐴) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → ((𝐿‘(𝑛 · 𝐴)) = (𝐿‘1) ↔ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
4844, 45, 46, 47syl3anc 1318 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝐿‘(𝑛 · 𝐴)) = (𝐿‘1) ↔ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
4943, 48bitr3d 269 . . . 4 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌) ↔ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
5049rexbidva 3031 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (∃𝑛 ∈ ℤ ((𝐿𝑛)(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌) ↔ ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
51 simplr 788 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → 𝐴 ∈ ℤ)
52 nn0z 11277 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 ∈ ℤ)
5352ad2antrr 758 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → 𝑁 ∈ ℤ)
54 gcddvds 15063 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝐴 ∧ (𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝑁))
5551, 53, 54syl2anc 691 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → ((𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝐴 ∧ (𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝑁))
5655simpld 474 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝐴)
5751, 53gcdcld 15068 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝐴 gcd 𝑁) ∈ ℕ0)
5857nn0zd 11356 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝐴 gcd 𝑁) ∈ ℤ)
5934adantrr 749 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → 𝑛 ∈ ℤ)
60 dvdsmultr2 14859 . . . . . . . . 9 (((𝐴 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝐴 → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ (𝑛 · 𝐴)))
6158, 59, 51, 60syl3anc 1318 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → ((𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝐴 → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ (𝑛 · 𝐴)))
6256, 61mpd 15 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ (𝑛 · 𝐴))
6345adantrr 749 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝑛 · 𝐴) ∈ ℤ)
64 1zzd 11285 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → 1 ∈ ℤ)
6555simprd 478 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝑁)
66 simprr 792 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))
67 peano2zm 11297 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 · 𝐴) ∈ ℤ → ((𝑛 · 𝐴) − 1) ∈ ℤ)
6863, 67syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → ((𝑛 · 𝐴) − 1) ∈ ℤ)
69 dvdstr 14856 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝑛 · 𝐴) − 1) ∈ ℤ) → (((𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝑁𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)) → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
7058, 53, 68, 69syl3anc 1318 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (((𝐴 gcd 𝑁) ∥ 𝑁𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)) → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
7165, 66, 70mp2and 711 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))
72 dvdssub2 14861 . . . . . . . 8 ((((𝐴 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝑛 · 𝐴) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 gcd 𝑁) ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)) → ((𝐴 gcd 𝑁) ∥ (𝑛 · 𝐴) ↔ (𝐴 gcd 𝑁) ∥ 1))
7358, 63, 64, 71, 72syl31anc 1321 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → ((𝐴 gcd 𝑁) ∥ (𝑛 · 𝐴) ↔ (𝐴 gcd 𝑁) ∥ 1))
7462, 73mpbid 221 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝐴 gcd 𝑁) ∥ 1)
75 dvds1 14879 . . . . . . 7 ((𝐴 gcd 𝑁) ∈ ℕ0 → ((𝐴 gcd 𝑁) ∥ 1 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
7657, 75syl 17 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → ((𝐴 gcd 𝑁) ∥ 1 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
7774, 76mpbid 221 . . . . 5 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1))) → (𝐴 gcd 𝑁) = 1)
7877rexlimdvaa 3014 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (∃𝑛 ∈ ℤ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1) → (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
79 simpr 476 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ ℤ)
8052adantr 480 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℤ)
81 bezout 15098 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ∃𝑛 ∈ ℤ ∃𝑚 ∈ ℤ (𝐴 gcd 𝑁) = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)))
8279, 80, 81syl2anc 691 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → ∃𝑛 ∈ ℤ ∃𝑚 ∈ ℤ (𝐴 gcd 𝑁) = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)))
83 eqeq1 2614 . . . . . . 7 ((𝐴 gcd 𝑁) = 1 → ((𝐴 gcd 𝑁) = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) ↔ 1 = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚))))
84832rexbidv 3039 . . . . . 6 ((𝐴 gcd 𝑁) = 1 → (∃𝑛 ∈ ℤ ∃𝑚 ∈ ℤ (𝐴 gcd 𝑁) = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) ↔ ∃𝑛 ∈ ℤ ∃𝑚 ∈ ℤ 1 = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚))))
8582, 84syl5ibcom 234 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝑁) = 1 → ∃𝑛 ∈ ℤ ∃𝑚 ∈ ℤ 1 = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚))))
8652ad3antrrr 762 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℤ)
87 dvdsmul1 14841 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑚))
8886, 87sylancom 698 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑚))
89 zmulcl 11303 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝑁 · 𝑚) ∈ ℤ)
9086, 89sylancom 698 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝑁 · 𝑚) ∈ ℤ)
91 dvdsnegb 14837 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑁 · 𝑚) ∈ ℤ) → (𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑚) ↔ 𝑁 ∥ -(𝑁 · 𝑚)))
9286, 90, 91syl2anc 691 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑚) ↔ 𝑁 ∥ -(𝑁 · 𝑚)))
9388, 92mpbid 221 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ -(𝑁 · 𝑚))
9435adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ ℤ)
9594zcnd 11359 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ ℂ)
96 zcn 11259 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 ∈ ℤ → 𝑛 ∈ ℂ)
9796ad2antlr 759 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → 𝑛 ∈ ℂ)
9895, 97mulcomd 9940 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝐴 · 𝑛) = (𝑛 · 𝐴))
9998oveq1d 6564 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) = ((𝑛 · 𝐴) + (𝑁 · 𝑚)))
10097, 95mulcld 9939 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝑛 · 𝐴) ∈ ℂ)
10190zcnd 11359 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝑁 · 𝑚) ∈ ℂ)
102100, 101subnegd 10278 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → ((𝑛 · 𝐴) − -(𝑁 · 𝑚)) = ((𝑛 · 𝐴) + (𝑁 · 𝑚)))
10399, 102eqtr4d 2647 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) = ((𝑛 · 𝐴) − -(𝑁 · 𝑚)))
104103oveq2d 6565 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → ((𝑛 · 𝐴) − ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚))) = ((𝑛 · 𝐴) − ((𝑛 · 𝐴) − -(𝑁 · 𝑚))))
105101negcld 10258 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → -(𝑁 · 𝑚) ∈ ℂ)
106100, 105nncand 10276 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → ((𝑛 · 𝐴) − ((𝑛 · 𝐴) − -(𝑁 · 𝑚))) = -(𝑁 · 𝑚))
107104, 106eqtrd 2644 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → ((𝑛 · 𝐴) − ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚))) = -(𝑁 · 𝑚))
10893, 107breqtrrd 4611 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚))))
109 oveq2 6557 . . . . . . . . 9 (1 = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) → ((𝑛 · 𝐴) − 1) = ((𝑛 · 𝐴) − ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚))))
110109breq2d 4595 . . . . . . . 8 (1 = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) → (𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1) ↔ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)))))
111108, 110syl5ibrcom 236 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (1 = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) → 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
112111rexlimdva 3013 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (∃𝑚 ∈ ℤ 1 = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) → 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
113112reximdva 3000 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (∃𝑛 ∈ ℤ ∃𝑚 ∈ ℤ 1 = ((𝐴 · 𝑛) + (𝑁 · 𝑚)) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
11485, 113syld 46 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝑁) = 1 → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1)))
11578, 114impbid 201 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (∃𝑛 ∈ ℤ 𝑁 ∥ ((𝑛 · 𝐴) − 1) ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
11628, 50, 1153bitrd 293 . 2 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → (∃𝑥 ∈ (Base‘𝑌)(𝑥(.r𝑌)(𝐿𝐴)) = (1r𝑌) ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
1178, 19, 1163bitrd 293 1 ((𝑁 ∈ ℕ0𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐿𝐴) ∈ 𝑈 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  ∃wrex 2897   class class class wbr 4583  ran crn 5039   Fn wfn 5799  ⟶wf 5800  –onto→wfo 5802  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  ℂcc 9813  1c1 9816   + caddc 9818   · cmul 9820   − cmin 10145  -cneg 10146  ℕ0cn0 11169  ℤcz 11254   ∥ cdvds 14821   gcd cgcd 15054  Basecbs 15695  .rcmulr 15769  1rcur 18324  Ringcrg 18370  CRingccrg 18371  ∥rcdsr 18461  Unitcui 18462   RingHom crh 18535  ℤringzring 19637  ℤRHomczrh 19667  ℤ/nℤczn 19670 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-inf2 8421  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-pre-sup 9893  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-div 10564  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-rp 11709  df-fz 12198  df-fl 12455  df-mod 12531  df-seq 12664  df-exp 12723  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-dvds 14822  df-gcd 15055  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-mulg 17364  df-subg 17414  df-nsg 17415  df-eqg 17416  df-ghm 17481  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-rnghom 18538  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-zrh 19671  df-zn 19674 This theorem is referenced by:  znunithash  19732  znrrg  19733  dchrelbas4  24768  lgsdchr  24880  rpvmasumlem  24976  dirith  25018
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