MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dchrelbas2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dchrelbas2 25161
Description: A Dirichlet character is a monoid homomorphism from the multiplicative monoid on ℤ/n to the multiplicative monoid of , which is zero off the group of units of ℤ/n. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
dchrval.g 𝐺 = (DChr‘𝑁)
dchrval.z 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
dchrval.b 𝐵 = (Base‘𝑍)
dchrval.u 𝑈 = (Unit‘𝑍)
dchrval.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
dchrbas.b 𝐷 = (Base‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
dchrelbas2 (𝜑 → (𝑋𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝑁   𝑥,𝑈   𝜑,𝑥   𝑥,𝑋   𝑥,𝑍
Allowed substitution hints:   𝐷(𝑥)   𝐺(𝑥)

Proof of Theorem dchrelbas2
StepHypRef Expression
1 dchrval.g . . 3 𝐺 = (DChr‘𝑁)
2 dchrval.z . . 3 𝑍 = (ℤ/nℤ‘𝑁)
3 dchrval.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝑍)
4 dchrval.u . . 3 𝑈 = (Unit‘𝑍)
5 dchrval.n . . 3 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
6 dchrbas.b . . 3 𝐷 = (Base‘𝐺)
71, 2, 3, 4, 5, 6dchrelbas 25160 . 2 (𝜑 → (𝑋𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋)))
8 eqid 2760 . . . . . . . . . . 11 (mulGrp‘𝑍) = (mulGrp‘𝑍)
98, 3mgpbas 18695 . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑍))
10 eqid 2760 . . . . . . . . . . 11 (mulGrp‘ℂfld) = (mulGrp‘ℂfld)
11 cnfldbas 19952 . . . . . . . . . . 11 ℂ = (Base‘ℂfld)
1210, 11mgpbas 18695 . . . . . . . . . 10 ℂ = (Base‘(mulGrp‘ℂfld))
139, 12mhmf 17541 . . . . . . . . 9 (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
1413adantl 473 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → 𝑋:𝐵⟶ℂ)
15 ffun 6209 . . . . . . . 8 (𝑋:𝐵⟶ℂ → Fun 𝑋)
1614, 15syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → Fun 𝑋)
17 funssres 6091 . . . . . . 7 ((Fun 𝑋 ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋) → (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0}))
1816, 17sylan 489 . . . . . 6 (((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋) → (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0}))
19 simpr 479 . . . . . . 7 (((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) ∧ (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0})) → (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0}))
20 resss 5580 . . . . . . 7 (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) ⊆ 𝑋
2119, 20syl6eqssr 3797 . . . . . 6 (((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) ∧ (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0})) → ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋)
2218, 21impbida 913 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋 ↔ (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0})))
23 0cn 10224 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℂ
24 fconst6g 6255 . . . . . . . . 9 (0 ∈ ℂ → ((𝐵𝑈) × {0}):(𝐵𝑈)⟶ℂ)
2523, 24mp1i 13 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝐵𝑈) × {0}):(𝐵𝑈)⟶ℂ)
26 fdm 6212 . . . . . . . 8 (((𝐵𝑈) × {0}):(𝐵𝑈)⟶ℂ → dom ((𝐵𝑈) × {0}) = (𝐵𝑈))
2725, 26syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → dom ((𝐵𝑈) × {0}) = (𝐵𝑈))
2827reseq2d 5551 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)))
2928eqeq1d 2762 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝑋 ↾ dom ((𝐵𝑈) × {0})) = ((𝐵𝑈) × {0}) ↔ (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0})))
3022, 29bitrd 268 . . . 4 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋 ↔ (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0})))
31 difss 3880 . . . . . . . 8 (𝐵𝑈) ⊆ 𝐵
32 fssres 6231 . . . . . . . 8 ((𝑋:𝐵⟶ℂ ∧ (𝐵𝑈) ⊆ 𝐵) → (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)):(𝐵𝑈)⟶ℂ)
3314, 31, 32sylancl 697 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)):(𝐵𝑈)⟶ℂ)
34 ffn 6206 . . . . . . 7 ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)):(𝐵𝑈)⟶ℂ → (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) Fn (𝐵𝑈))
3533, 34syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) Fn (𝐵𝑈))
36 ffn 6206 . . . . . . 7 (((𝐵𝑈) × {0}):(𝐵𝑈)⟶ℂ → ((𝐵𝑈) × {0}) Fn (𝐵𝑈))
3725, 36syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝐵𝑈) × {0}) Fn (𝐵𝑈))
38 eqfnfv 6474 . . . . . 6 (((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) Fn (𝐵𝑈) ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) Fn (𝐵𝑈)) → ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0}) ↔ ∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥)))
3935, 37, 38syl2anc 696 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0}) ↔ ∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥)))
40 fvres 6368 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (𝑋𝑥))
41 c0ex 10226 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
4241fvconst2 6633 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥) = 0)
4340, 42eqeq12d 2775 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → (((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥) ↔ (𝑋𝑥) = 0))
4443ralbiia 3117 . . . . . 6 (∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)(𝑋𝑥) = 0)
45 eldif 3725 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (𝐵𝑈) ↔ (𝑥𝐵 ∧ ¬ 𝑥𝑈))
4645imbi1i 338 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → (𝑋𝑥) = 0) ↔ ((𝑥𝐵 ∧ ¬ 𝑥𝑈) → (𝑋𝑥) = 0))
47 impexp 461 . . . . . . . 8 (((𝑥𝐵 ∧ ¬ 𝑥𝑈) → (𝑋𝑥) = 0) ↔ (𝑥𝐵 → (¬ 𝑥𝑈 → (𝑋𝑥) = 0)))
48 con1b 347 . . . . . . . . . 10 ((¬ 𝑥𝑈 → (𝑋𝑥) = 0) ↔ (¬ (𝑋𝑥) = 0 → 𝑥𝑈))
49 df-ne 2933 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋𝑥) ≠ 0 ↔ ¬ (𝑋𝑥) = 0)
5049imbi1i 338 . . . . . . . . . 10 (((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈) ↔ (¬ (𝑋𝑥) = 0 → 𝑥𝑈))
5148, 50bitr4i 267 . . . . . . . . 9 ((¬ 𝑥𝑈 → (𝑋𝑥) = 0) ↔ ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))
5251imbi2i 325 . . . . . . . 8 ((𝑥𝐵 → (¬ 𝑥𝑈 → (𝑋𝑥) = 0)) ↔ (𝑥𝐵 → ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
5346, 47, 523bitri 286 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ (𝐵𝑈) → (𝑋𝑥) = 0) ↔ (𝑥𝐵 → ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
5453ralbii2 3116 . . . . . 6 (∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)(𝑋𝑥) = 0 ↔ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))
5544, 54bitri 264 . . . . 5 (∀𝑥 ∈ (𝐵𝑈)((𝑋 ↾ (𝐵𝑈))‘𝑥) = (((𝐵𝑈) × {0})‘𝑥) ↔ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))
5639, 55syl6bb 276 . . . 4 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → ((𝑋 ↾ (𝐵𝑈)) = ((𝐵𝑈) × {0}) ↔ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
5730, 56bitrd 268 . . 3 ((𝜑𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld))) → (((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋 ↔ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈)))
5857pm5.32da 676 . 2 (𝜑 → ((𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ((𝐵𝑈) × {0}) ⊆ 𝑋) ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))))
597, 58bitrd 268 1 (𝜑 → (𝑋𝐷 ↔ (𝑋 ∈ ((mulGrp‘𝑍) MndHom (mulGrp‘ℂfld)) ∧ ∀𝑥𝐵 ((𝑋𝑥) ≠ 0 → 𝑥𝑈))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wne 2932  wral 3050  cdif 3712  wss 3715  {csn 4321   × cxp 5264  dom cdm 5266  cres 5268  Fun wfun 6043   Fn wfn 6044  wf 6045  cfv 6049  (class class class)co 6813  cc 10126  0cc0 10128  cn 11212  Basecbs 16059   MndHom cmhm 17534  mulGrpcmgp 18689  Unitcui 18839  fldccnfld 19948  ℤ/nczn 20053  DChrcdchr 25156
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-oadd 7733  df-er 7911  df-map 8025  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-4 11273  df-5 11274  df-6 11275  df-7 11276  df-8 11277  df-9 11278  df-n0 11485  df-z 11570  df-dec 11686  df-uz 11880  df-fz 12520  df-struct 16061  df-ndx 16062  df-slot 16063  df-base 16065  df-sets 16066  df-plusg 16156  df-mulr 16157  df-starv 16158  df-tset 16162  df-ple 16163  df-ds 16166  df-unif 16167  df-mhm 17536  df-mgp 18690  df-cnfld 19949  df-dchr 25157
This theorem is referenced by:  dchrelbas3  25162  dchrelbas4  25167  dchrmulcl  25173  dchrn0  25174  dchrmulid2  25176
  Copyright terms: Public domain W3C validator