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

Theorem hashgcdlem 15687
Description: A correspondence between elements of specific GCD and relative primes in a smaller ring. (Contributed by Stefan O'Rear, 12-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
hashgcdlem.a 𝐴 = {𝑦 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∣ (𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1}
hashgcdlem.b 𝐵 = {𝑧 ∈ (0..^𝑀) ∣ (𝑧 gcd 𝑀) = 𝑁}
hashgcdlem.f 𝐹 = (𝑥𝐴 ↦ (𝑥 · 𝑁))
Assertion
Ref Expression
hashgcdlem ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝐹:𝐴1-1-onto𝐵)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑀   𝑥,𝑧,𝑀   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝑁,𝑦   𝑧,𝑁
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑦,𝑧)   𝐵(𝑦,𝑧)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑧)

Proof of Theorem hashgcdlem
Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 hashgcdlem.f . 2 𝐹 = (𝑥𝐴 ↦ (𝑥 · 𝑁))
2 oveq1 6812 . . . . 5 (𝑦 = 𝑥 → (𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)))
32eqeq1d 2754 . . . 4 (𝑦 = 𝑥 → ((𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1 ↔ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1))
4 hashgcdlem.a . . . 4 𝐴 = {𝑦 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∣ (𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1}
53, 4elrab2 3499 . . 3 (𝑥𝐴 ↔ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1))
6 elfzonn0 12699 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) → 𝑥 ∈ ℕ0)
76ad2antrl 766 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑥 ∈ ℕ0)
8 nnnn0 11483 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ0)
983ad2ant2 1128 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑁 ∈ ℕ0)
109adantr 472 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
117, 10nn0mulcld 11540 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 · 𝑁) ∈ ℕ0)
12 simpl1 1225 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑀 ∈ ℕ)
13 elfzolt2 12665 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) → 𝑥 < (𝑀 / 𝑁))
1413ad2antrl 766 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑥 < (𝑀 / 𝑁))
15 elfzoelz 12656 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) → 𝑥 ∈ ℤ)
1615ad2antrl 766 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑥 ∈ ℤ)
1716zred 11666 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑥 ∈ ℝ)
18 nnre 11211 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
19183ad2ant1 1127 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
2019adantr 472 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑀 ∈ ℝ)
21 nnre 11211 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
22 nngt0 11233 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < 𝑁)
2321, 22jca 555 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
24233ad2ant2 1128 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
2524adantr 472 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
26 ltmuldiv 11080 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → ((𝑥 · 𝑁) < 𝑀𝑥 < (𝑀 / 𝑁)))
2717, 20, 25, 26syl3anc 1473 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 · 𝑁) < 𝑀𝑥 < (𝑀 / 𝑁)))
2814, 27mpbird 247 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 · 𝑁) < 𝑀)
29 elfzo0 12695 . . . . 5 ((𝑥 · 𝑁) ∈ (0..^𝑀) ↔ ((𝑥 · 𝑁) ∈ ℕ0𝑀 ∈ ℕ ∧ (𝑥 · 𝑁) < 𝑀))
3011, 12, 28, 29syl3anbrc 1426 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 · 𝑁) ∈ (0..^𝑀))
31 nncn 11212 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℂ)
32313ad2ant1 1127 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑀 ∈ ℂ)
33 nncn 11212 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
34333ad2ant2 1128 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑁 ∈ ℂ)
35 nnne0 11237 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
36353ad2ant2 1128 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑁 ≠ 0)
3732, 34, 36divcan1d 10986 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁) = 𝑀)
3837adantr 472 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁) = 𝑀)
3938eqcomd 2758 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → 𝑀 = ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁))
4039oveq2d 6821 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀) = ((𝑥 · 𝑁) gcd ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁)))
41 nndivdvds 15183 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁𝑀 ↔ (𝑀 / 𝑁) ∈ ℕ))
4241biimp3a 1573 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℕ)
4342nnzd 11665 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℤ)
4443adantr 472 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℤ)
45 mulgcdr 15461 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ (𝑀 / 𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝑥 · 𝑁) gcd ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁)) = ((𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) · 𝑁))
4616, 44, 10, 45syl3anc 1473 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 · 𝑁) gcd ((𝑀 / 𝑁) · 𝑁)) = ((𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) · 𝑁))
47 simprr 813 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)
4847oveq1d 6820 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) · 𝑁) = (1 · 𝑁))
4934mulid2d 10242 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (1 · 𝑁) = 𝑁)
5049adantr 472 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (1 · 𝑁) = 𝑁)
5148, 50eqtrd 2786 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) · 𝑁) = 𝑁)
5240, 46, 513eqtrd 2790 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀) = 𝑁)
53 oveq1 6812 . . . . . 6 (𝑧 = (𝑥 · 𝑁) → (𝑧 gcd 𝑀) = ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀))
5453eqeq1d 2754 . . . . 5 (𝑧 = (𝑥 · 𝑁) → ((𝑧 gcd 𝑀) = 𝑁 ↔ ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀) = 𝑁))
55 hashgcdlem.b . . . . 5 𝐵 = {𝑧 ∈ (0..^𝑀) ∣ (𝑧 gcd 𝑀) = 𝑁}
5654, 55elrab2 3499 . . . 4 ((𝑥 · 𝑁) ∈ 𝐵 ↔ ((𝑥 · 𝑁) ∈ (0..^𝑀) ∧ ((𝑥 · 𝑁) gcd 𝑀) = 𝑁))
5730, 52, 56sylanbrc 701 . . 3 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ (𝑥 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)) → (𝑥 · 𝑁) ∈ 𝐵)
585, 57sylan2b 493 . 2 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ 𝑥𝐴) → (𝑥 · 𝑁) ∈ 𝐵)
59 oveq1 6812 . . . . 5 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧 gcd 𝑀) = (𝑤 gcd 𝑀))
6059eqeq1d 2754 . . . 4 (𝑧 = 𝑤 → ((𝑧 gcd 𝑀) = 𝑁 ↔ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁))
6160, 55elrab2 3499 . . 3 (𝑤𝐵 ↔ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁))
62 simprr 813 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)
63 elfzoelz 12656 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 ∈ (0..^𝑀) → 𝑤 ∈ ℤ)
6463ad2antrl 766 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑤 ∈ ℤ)
65 simpl1 1225 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑀 ∈ ℕ)
6665nnzd 11665 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑀 ∈ ℤ)
67 gcddvds 15419 . . . . . . . . . 10 ((𝑤 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑤 ∧ (𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑀))
6864, 66, 67syl2anc 696 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → ((𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑤 ∧ (𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑀))
6968simpld 477 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 gcd 𝑀) ∥ 𝑤)
7062, 69eqbrtrrd 4820 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁𝑤)
71 nnz 11583 . . . . . . . . . 10 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
72713ad2ant2 1128 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝑁 ∈ ℤ)
7372adantr 472 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℤ)
7436adantr 472 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁 ≠ 0)
75 dvdsval2 15177 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0 ∧ 𝑤 ∈ ℤ) → (𝑁𝑤 ↔ (𝑤 / 𝑁) ∈ ℤ))
7673, 74, 64, 75syl3anc 1473 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑁𝑤 ↔ (𝑤 / 𝑁) ∈ ℤ))
7770, 76mpbid 222 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) ∈ ℤ)
78 elfzofz 12671 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ (0..^𝑀) → 𝑤 ∈ (0...𝑀))
7978ad2antrl 766 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑤 ∈ (0...𝑀))
80 elfznn0 12618 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ (0...𝑀) → 𝑤 ∈ ℕ0)
81 nn0re 11485 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ ℕ0𝑤 ∈ ℝ)
82 nn0ge0 11502 . . . . . . . . 9 (𝑤 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝑤)
8381, 82jca 555 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ ℕ0 → (𝑤 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑤))
8479, 80, 833syl 18 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑤))
8524adantr 472 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
86 divge0 11076 . . . . . . 7 (((𝑤 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑤) ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → 0 ≤ (𝑤 / 𝑁))
8784, 85, 86syl2anc 696 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 0 ≤ (𝑤 / 𝑁))
88 elnn0z 11574 . . . . . 6 ((𝑤 / 𝑁) ∈ ℕ0 ↔ ((𝑤 / 𝑁) ∈ ℤ ∧ 0 ≤ (𝑤 / 𝑁)))
8977, 87, 88sylanbrc 701 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) ∈ ℕ0)
9042adantr 472 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℕ)
91 elfzolt2 12665 . . . . . . 7 (𝑤 ∈ (0..^𝑀) → 𝑤 < 𝑀)
9291ad2antrl 766 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑤 < 𝑀)
9364zred 11666 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑤 ∈ ℝ)
9419adantr 472 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑀 ∈ ℝ)
95 ltdiv1 11071 . . . . . . 7 ((𝑤 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → (𝑤 < 𝑀 ↔ (𝑤 / 𝑁) < (𝑀 / 𝑁)))
9693, 94, 85, 95syl3anc 1473 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 < 𝑀 ↔ (𝑤 / 𝑁) < (𝑀 / 𝑁)))
9792, 96mpbid 222 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) < (𝑀 / 𝑁))
98 elfzo0 12695 . . . . 5 ((𝑤 / 𝑁) ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ↔ ((𝑤 / 𝑁) ∈ ℕ0 ∧ (𝑀 / 𝑁) ∈ ℕ ∧ (𝑤 / 𝑁) < (𝑀 / 𝑁)))
9989, 90, 97, 98syl3anbrc 1426 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)))
10062oveq1d 6820 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → ((𝑤 gcd 𝑀) / 𝑁) = (𝑁 / 𝑁))
101 simpl2 1227 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ)
102 simpl3 1229 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → 𝑁𝑀)
103 gcddiv 15462 . . . . . 6 (((𝑤 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ (𝑁𝑤𝑁𝑀)) → ((𝑤 gcd 𝑀) / 𝑁) = ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)))
10464, 66, 101, 70, 102, 103syl32anc 1481 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → ((𝑤 gcd 𝑀) / 𝑁) = ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)))
10534, 36dividd 10983 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → (𝑁 / 𝑁) = 1)
106105adantr 472 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑁 / 𝑁) = 1)
107100, 104, 1063eqtr3d 2794 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1)
108 oveq1 6812 . . . . . 6 (𝑦 = (𝑤 / 𝑁) → (𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)))
109108eqeq1d 2754 . . . . 5 (𝑦 = (𝑤 / 𝑁) → ((𝑦 gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1 ↔ ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1))
110109, 4elrab2 3499 . . . 4 ((𝑤 / 𝑁) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑤 / 𝑁) ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ ((𝑤 / 𝑁) gcd (𝑀 / 𝑁)) = 1))
11199, 107, 110sylanbrc 701 . . 3 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑤 ∈ (0..^𝑀) ∧ (𝑤 gcd 𝑀) = 𝑁)) → (𝑤 / 𝑁) ∈ 𝐴)
11261, 111sylan2b 493 . 2 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ 𝑤𝐵) → (𝑤 / 𝑁) ∈ 𝐴)
1135simplbi 478 . . . 4 (𝑥𝐴𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)))
11461simplbi 478 . . . 4 (𝑤𝐵𝑤 ∈ (0..^𝑀))
115113, 114anim12i 591 . . 3 ((𝑥𝐴𝑤𝐵) → (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀)))
11663ad2antll 767 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑤 ∈ ℤ)
117116zcnd 11667 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑤 ∈ ℂ)
11834adantr 472 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑁 ∈ ℂ)
11936adantr 472 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑁 ≠ 0)
120117, 118, 119divcan1d 10986 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → ((𝑤 / 𝑁) · 𝑁) = 𝑤)
121120eqcomd 2758 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑤 = ((𝑤 / 𝑁) · 𝑁))
122 oveq1 6812 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) → (𝑥 · 𝑁) = ((𝑤 / 𝑁) · 𝑁))
123122eqeq2d 2762 . . . . 5 (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) → (𝑤 = (𝑥 · 𝑁) ↔ 𝑤 = ((𝑤 / 𝑁) · 𝑁)))
124121, 123syl5ibrcom 237 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) → 𝑤 = (𝑥 · 𝑁)))
12515ad2antrl 766 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑥 ∈ ℤ)
126125zcnd 11667 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑥 ∈ ℂ)
127126, 118, 119divcan4d 10991 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → ((𝑥 · 𝑁) / 𝑁) = 𝑥)
128127eqcomd 2758 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → 𝑥 = ((𝑥 · 𝑁) / 𝑁))
129 oveq1 6812 . . . . . 6 (𝑤 = (𝑥 · 𝑁) → (𝑤 / 𝑁) = ((𝑥 · 𝑁) / 𝑁))
130129eqeq2d 2762 . . . . 5 (𝑤 = (𝑥 · 𝑁) → (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) ↔ 𝑥 = ((𝑥 · 𝑁) / 𝑁)))
131128, 130syl5ibrcom 237 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → (𝑤 = (𝑥 · 𝑁) → 𝑥 = (𝑤 / 𝑁)))
132124, 131impbid 202 . . 3 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥 ∈ (0..^(𝑀 / 𝑁)) ∧ 𝑤 ∈ (0..^𝑀))) → (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) ↔ 𝑤 = (𝑥 · 𝑁)))
133115, 132sylan2 492 . 2 (((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐵)) → (𝑥 = (𝑤 / 𝑁) ↔ 𝑤 = (𝑥 · 𝑁)))
1341, 58, 112, 133f1o2d 7044 1 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑁𝑀) → 𝐹:𝐴1-1-onto𝐵)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1624  wcel 2131  wne 2924  {crab 3046   class class class wbr 4796  cmpt 4873  1-1-ontowf1o 6040  (class class class)co 6805  cc 10118  cr 10119  0cc0 10120  1c1 10121   · cmul 10125   < clt 10258  cle 10259   / cdiv 10868  cn 11204  0cn0 11476  cz 11561  ...cfz 12511  ..^cfzo 12651  cdvds 15174   gcd cgcd 15410
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1863  ax-4 1878  ax-5 1980  ax-6 2046  ax-7 2082  ax-8 2133  ax-9 2140  ax-10 2160  ax-11 2175  ax-12 2188  ax-13 2383  ax-ext 2732  ax-sep 4925  ax-nul 4933  ax-pow 4984  ax-pr 5047  ax-un 7106  ax-cnex 10176  ax-resscn 10177  ax-1cn 10178  ax-icn 10179  ax-addcl 10180  ax-addrcl 10181  ax-mulcl 10182  ax-mulrcl 10183  ax-mulcom 10184  ax-addass 10185  ax-mulass 10186  ax-distr 10187  ax-i2m1 10188  ax-1ne0 10189  ax-1rid 10190  ax-rnegex 10191  ax-rrecex 10192  ax-cnre 10193  ax-pre-lttri 10194  ax-pre-lttrn 10195  ax-pre-ltadd 10196  ax-pre-mulgt0 10197  ax-pre-sup 10198
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1627  df-ex 1846  df-nf 1851  df-sb 2039  df-eu 2603  df-mo 2604  df-clab 2739  df-cleq 2745  df-clel 2748  df-nfc 2883  df-ne 2925  df-nel 3028  df-ral 3047  df-rex 3048  df-reu 3049  df-rmo 3050  df-rab 3051  df-v 3334  df-sbc 3569  df-csb 3667  df-dif 3710  df-un 3712  df-in 3714  df-ss 3721  df-pss 3723  df-nul 4051  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-uni 4581  df-iun 4666  df-br 4797  df-opab 4857  df-mpt 4874  df-tr 4897  df-id 5166  df-eprel 5171  df-po 5179  df-so 5180  df-fr 5217  df-we 5219  df-xp 5264  df-rel 5265  df-cnv 5266  df-co 5267  df-dm 5268  df-rn 5269  df-res 5270  df-ima 5271  df-pred 5833  df-ord 5879  df-on 5880  df-lim 5881  df-suc 5882  df-iota 6004  df-fun 6043  df-fn 6044  df-f 6045  df-f1 6046  df-fo 6047  df-f1o 6048  df-fv 6049  df-riota 6766  df-ov 6808  df-oprab 6809  df-mpt2 6810  df-om 7223  df-1st 7325  df-2nd 7326  df-wrecs 7568  df-recs 7629  df-rdg 7667  df-er 7903  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-sup 8505  df-inf 8506  df-pnf 10260  df-mnf 10261  df-xr 10262  df-ltxr 10263  df-le 10264  df-sub 10452  df-neg 10453  df-div 10869  df-nn 11205  df-2 11263  df-3 11264  df-n0 11477  df-z 11562  df-uz 11872  df-rp 12018  df-fz 12512  df-fzo 12652  df-fl 12779  df-mod 12855  df-seq 12988  df-exp 13047  df-cj 14030  df-re 14031  df-im 14032  df-sqrt 14166  df-abs 14167  df-dvds 15175  df-gcd 15411
This theorem is referenced by:  hashgcdeq  15688
  Copyright terms: Public domain W3C validator