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Theorem znunit 16573
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 16554 . . . 4  |-  ( N  e.  NN0  ->  Y  e. 
CRing )
32adantr 451 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  Y  e.  CRing )
4 znunit.u . . . 4  |-  U  =  (Unit `  Y )
5 eqid 2316 . . . 4  |-  ( 1r
`  Y )  =  ( 1r `  Y
)
6 eqid 2316 . . . 4  |-  ( ||r `  Y
)  =  ( ||r `  Y
)
74, 5, 6crngunit 15493 . . 3  |-  ( Y  e.  CRing  ->  ( ( L `  A )  e.  U  <->  ( L `  A ) ( ||r `  Y
) ( 1r `  Y ) ) )
83, 7syl 15 . 2  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( L `  A )  e.  U  <->  ( L `  A ) ( ||r `
 Y ) ( 1r `  Y ) ) )
9 eqid 2316 . . . . . . 7  |-  ( Base `  Y )  =  (
Base `  Y )
10 znunit.l . . . . . . 7  |-  L  =  ( ZRHom `  Y
)
111, 9, 10znzrhfo 16557 . . . . . 6  |-  ( N  e.  NN0  ->  L : ZZ -onto-> ( Base `  Y
) )
1211adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  L : ZZ -onto-> ( Base `  Y ) )
13 fof 5489 . . . . 5  |-  ( L : ZZ -onto-> ( Base `  Y )  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y
) )
1412, 13syl 15 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  L : ZZ --> ( Base `  Y ) )
15 ffvelrn 5701 . . . 4  |-  ( ( L : ZZ --> ( Base `  Y )  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( L `  A )  e.  ( Base `  Y
) )
1614, 15sylancom 648 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( L `  A
)  e.  ( Base `  Y ) )
17 eqid 2316 . . . 4  |-  ( .r
`  Y )  =  ( .r `  Y
)
189, 6, 17dvdsr2 15478 . . 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 15 . 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 5492 . . . . . 6  |-  ( L : ZZ -onto-> ( Base `  Y )  ->  ran  L  =  ( Base `  Y
) )
2112, 20syl 15 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ran  L  =  (
Base `  Y )
)
2221rexeqdv 2777 . . . 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 5427 . . . . 5  |-  ( L : ZZ --> ( Base `  Y )  ->  L  Fn  ZZ )
24 oveq1 5907 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( L `  n )  ->  (
x ( .r `  Y ) ( L `
 A ) )  =  ( ( L `
 n ) ( .r `  Y ) ( L `  A
) ) )
2524eqeq1d 2324 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( L `  n )  ->  (
( x ( .r
`  Y ) ( L `  A ) )  =  ( 1r
`  Y )  <->  ( ( L `  n )
( .r `  Y
) ( L `  A ) )  =  ( 1r `  Y
) ) )
2625rexrn 5705 . . . . 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 18 . . . 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 246 . . 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 15400 . . . . . . . . . 10  |-  ( Y  e.  CRing  ->  Y  e.  Ring )
303, 29syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  Y  e.  Ring )
31 eqid 2316 . . . . . . . . . 10  |-  (flds  ZZ )  =  (flds  ZZ )
3231, 10zrhrhm 16522 . . . . . . . . 9  |-  ( Y  e.  Ring  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
3330, 32syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
3433adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y ) )
35 simpr 447 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  n  e.  ZZ )
36 simplr 731 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  A  e.  ZZ )
37 zsubrg 16481 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  e.  (SubRing ` fld )
3831subrgbas 15603 . . . . . . . . 9  |-  ( ZZ  e.  (SubRing ` fld )  ->  ZZ  =  ( Base `  (flds  ZZ ) ) )
3937, 38ax-mp 8 . . . . . . . 8  |-  ZZ  =  ( Base `  (flds  ZZ ) )
40 zex 10080 . . . . . . . . 9  |-  ZZ  e.  _V
41 cnfldmul 16438 . . . . . . . . . 10  |-  x.  =  ( .r ` fld )
4231, 41ressmulr 13308 . . . . . . . . 9  |-  ( ZZ  e.  _V  ->  x.  =  ( .r `  (flds  ZZ ) ) )
4340, 42ax-mp 8 . . . . . . . 8  |-  x.  =  ( .r `  (flds  ZZ ) )
4439, 43, 17rhmmul 15554 . . . . . . 7  |-  ( ( L  e.  ( (flds  ZZ ) RingHom  Y )  /\  n  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( L `  ( n  x.  A ) )  =  ( ( L `  n ) ( .r
`  Y ) ( L `  A ) ) )
4534, 35, 36, 44syl3anc 1182 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( L `  ( n  x.  A
) )  =  ( ( L `  n
) ( .r `  Y ) ( L `
 A ) ) )
4630adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  Y  e.  Ring )
4710, 5zrh1 16523 . . . . . . 7  |-  ( Y  e.  Ring  ->  ( L `
 1 )  =  ( 1r `  Y
) )
4846, 47syl 15 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( L ` 
1 )  =  ( 1r `  Y ) )
4945, 48eqeq12d 2330 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( L `
 ( n  x.  A ) )  =  ( L `  1
)  <->  ( ( L `
 n ) ( .r `  Y ) ( L `  A
) )  =  ( 1r `  Y ) ) )
50 simpll 730 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  N  e.  NN0 )
5135, 36zmulcld 10170 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( n  x.  A )  e.  ZZ )
52 1z 10100 . . . . . . 7  |-  1  e.  ZZ
5352a1i 10 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  1  e.  ZZ )
541, 10zndvds 16559 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  ( n  x.  A
)  e.  ZZ  /\  1  e.  ZZ )  ->  ( ( L `  ( n  x.  A
) )  =  ( L `  1 )  <-> 
N  ||  ( (
n  x.  A )  -  1 ) ) )
5550, 51, 53, 54syl3anc 1182 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( L `
 ( n  x.  A ) )  =  ( L `  1
)  <->  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )
5649, 55bitr3d 246 . . . 4  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( ( ( L `  n ) ( .r `  Y
) ( L `  A ) )  =  ( 1r `  Y
)  <->  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )
5756rexbidva 2594 . . 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 ) ) )
58 simplr 731 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  ->  A  e.  ZZ )
59 nn0z 10093 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  NN0  ->  N  e.  ZZ )
6059ad2antrr 706 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  ->  N  e.  ZZ )
61 gcddvds 12741 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( ( A  gcd  N )  ||  A  /\  ( A  gcd  N ) 
||  N ) )
6258, 60, 61syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( A  gcd  N )  ||  A  /\  ( A  gcd  N ) 
||  N ) )
6362simpld 445 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  A )
6458, 60gcdcld 12744 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  e.  NN0 )
6564nn0zd 10162 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  e.  ZZ )
6635adantrr 697 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  ->  n  e.  ZZ )
67 dvdsmultr2 12611 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  gcd  N
)  e.  ZZ  /\  n  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ )  ->  (
( A  gcd  N
)  ||  A  ->  ( A  gcd  N ) 
||  ( n  x.  A ) ) )
6865, 66, 58, 67syl3anc 1182 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( A  gcd  N )  ||  A  -> 
( A  gcd  N
)  ||  ( n  x.  A ) ) )
6963, 68mpd 14 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  ( n  x.  A ) )
7051adantrr 697 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( n  x.  A
)  e.  ZZ )
7152a1i 10 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
1  e.  ZZ )
7262simprd 449 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  N )
73 simprr 733 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  ->  N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 ) )
74 peano2zm 10109 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( n  x.  A )  e.  ZZ  ->  (
( n  x.  A
)  -  1 )  e.  ZZ )
7570, 74syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( n  x.  A )  -  1 )  e.  ZZ )
76 dvdstr 12609 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( 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 ) ) )
7765, 60, 75, 76syl3anc 1182 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( 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 ) ) )
7872, 73, 77mp2and 660 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  ( (
n  x.  A )  -  1 ) )
79 dvdssub2 12613 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( 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 ) )
8065, 70, 71, 78, 79syl31anc 1185 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( A  gcd  N )  ||  ( n  x.  A )  <->  ( A  gcd  N )  ||  1
) )
8169, 80mpbid 201 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  ||  1 )
82 dvds1 12624 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  gcd  N )  e.  NN0  ->  ( ( A  gcd  N ) 
||  1  <->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
8364, 82syl 15 . . . . . . 7  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( ( A  gcd  N )  ||  1  <->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
8481, 83mpbid 201 . . . . . 6  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  ( n  e.  ZZ  /\  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 ) ) )  -> 
( A  gcd  N
)  =  1 )
8584expr 598 . . . . 5  |-  ( ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( N  ||  ( ( n  x.  A )  -  1 )  ->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
8685rexlimdva 2701 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. n  e.  ZZ  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 )  ->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
87 simpr 447 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  A  e.  ZZ )
8859adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  N  e.  ZZ )
89 bezout 12768 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  E. n  e.  ZZ  E. m  e.  ZZ  ( A  gcd  N )  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) )
9087, 88, 89syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  E. n  e.  ZZ  E. m  e.  ZZ  ( A  gcd  N )  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) )
91 eqeq1 2322 . . . . . . 7  |-  ( ( A  gcd  N )  =  1  ->  (
( A  gcd  N
)  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) )  <->  1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) ) )
92912rexbidv 2620 . . . . . 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
) ) ) )
9390, 92syl5ibcom 211 . . . . 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
) ) ) )
9459ad3antrrr 710 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  e.  ZZ )
95 dvdsmul1 12597 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  ||  ( N  x.  m ) )
9694, 95sylancom 648 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  ||  ( N  x.  m
) )
97 zmulcl 10113 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( N  x.  m
)  e.  ZZ )
9894, 97sylancom 648 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( N  x.  m )  e.  ZZ )
99 dvdsnegb 12593 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( N  e.  ZZ  /\  ( N  x.  m
)  e.  ZZ )  ->  ( N  ||  ( N  x.  m
)  <->  N  ||  -u ( N  x.  m )
) )
10094, 98, 99syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( N  ||  ( N  x.  m )  <->  N  ||  -u ( N  x.  m )
) )
10196, 100mpbid 201 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  ||  -u ( N  x.  m
) )
10236adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  A  e.  ZZ )
103102zcnd 10165 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  A  e.  CC )
104 zcn 10076 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  e.  ZZ  ->  n  e.  CC )
105104ad2antlr 707 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  n  e.  CC )
106103, 105mulcomd 8901 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( A  x.  n )  =  ( n  x.  A ) )
107106oveq1d 5915 . . . . . . . . . . . 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
) ) )
108105, 103mulcld 8900 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  (
n  x.  A )  e.  CC )
10998zcnd 10165 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  ( N  x.  m )  e.  CC )
110108, 109subnegd 9209 . . . . . . . . . . . 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 ) ) )
111107, 110eqtr4d 2351 . . . . . . . . . . 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
) ) )
112111oveq2d 5916 . . . . . . . . . 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 )
) ) )
113109negcld 9189 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  -u ( N  x.  m )  e.  CC )
114108, 113nncand 9207 . . . . . . . . . 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 ) )
115112, 114eqtrd 2348 . . . . . . . . 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 ) )
116101, 115breqtrrd 4086 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( N  e. 
NN0  /\  A  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  /\  m  e.  ZZ )  ->  N  ||  ( ( n  x.  A )  -  (
( A  x.  n
)  +  ( N  x.  m ) ) ) )
117 oveq2 5908 . . . . . . . . 9  |-  ( 1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m
) )  ->  (
( n  x.  A
)  -  1 )  =  ( ( n  x.  A )  -  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) ) )
118117breq2d 4072 . . . . . . . 8  |-  ( 1  =  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m
) )  ->  ( N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 )  <->  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  ( ( A  x.  n )  +  ( N  x.  m ) ) ) ) )
119116, 118syl5ibrcom 213 . . . . . . 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 ) ) )
120119rexlimdva 2701 . . . . . 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 ) ) )
121120reximdva 2689 . . . . 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 ) ) )
12293, 121syld 40 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( A  gcd  N )  =  1  ->  E. n  e.  ZZ  N  ||  ( ( n  x.  A )  - 
1 ) ) )
12386, 122impbid 183 . . 3  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. n  e.  ZZ  N  ||  (
( n  x.  A
)  -  1 )  <-> 
( A  gcd  N
)  =  1 ) )
12428, 57, 1233bitrd 270 . 2  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( E. x  e.  ( Base `  Y
) ( x ( .r `  Y ) ( L `  A
) )  =  ( 1r `  Y )  <-> 
( A  gcd  N
)  =  1 ) )
1258, 19, 1243bitrd 270 1  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( L `  A )  e.  U  <->  ( A  gcd  N )  =  1 ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1633    e. wcel 1701   E.wrex 2578   _Vcvv 2822   class class class wbr 4060   ran crn 4727    Fn wfn 5287   -->wf 5288   -onto->wfo 5290   ` cfv 5292  (class class class)co 5900   CCcc 8780   1c1 8783    + caddc 8785    x. cmul 8787    - cmin 9082   -ucneg 9083   NN0cn0 10012   ZZcz 10071    || cdivides 12578    gcd cgcd 12732   Basecbs 13195   ↾s cress 13196   .rcmulr 13256   Ringcrg 15386   CRingccrg 15387   1rcur 15388   ||rcdsr 15469  Unitcui 15470   RingHom crh 15543  SubRingcsubrg 15590  ℂfldccnfld 16432   ZRHomczrh 16507  ℤ/nczn 16510
This theorem is referenced by:  znunithash  16574  znrrg  16575  dchrelbas4  20535  lgsdchr  20640  rpvmasumlem  20689  dirith  20731
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1537  ax-5 1548  ax-17 1607  ax-9 1645  ax-8 1666  ax-13 1703  ax-14 1705  ax-6 1720  ax-7 1725  ax-11 1732  ax-12 1897  ax-ext 2297  ax-rep 4168  ax-sep 4178  ax-nul 4186  ax-pow 4225  ax-pr 4251  ax-un 4549  ax-inf2 7387  ax-cnex 8838  ax-resscn 8839  ax-1cn 8840  ax-icn 8841  ax-addcl 8842  ax-addrcl 8843  ax-mulcl 8844  ax-mulrcl 8845  ax-mulcom 8846  ax-addass 8847  ax-mulass 8848  ax-distr 8849  ax-i2m1 8850  ax-1ne0 8851  ax-1rid 8852  ax-rnegex 8853  ax-rrecex 8854  ax-cnre 8855  ax-pre-lttri 8856  ax-pre-lttrn 8857  ax-pre-ltadd 8858  ax-pre-mulgt0 8859  ax-pre-sup 8860  ax-addf 8861  ax-mulf 8862
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1533  df-nf 1536  df-sb 1640  df-eu 2180  df-mo 2181  df-clab 2303  df-cleq 2309  df-clel 2312  df-nfc 2441  df-ne 2481  df-nel 2482  df-ral 2582  df-rex 2583  df-reu 2584  df-rmo 2585  df-rab 2586  df-v 2824  df-sbc 3026  df-csb 3116  df-dif 3189  df-un 3191  df-in 3193  df-ss 3200  df-pss 3202  df-nul 3490  df-if 3600  df-pw 3661  df-sn 3680  df-pr 3681  df-tp 3682  df-op 3683  df-uni 3865  df-int 3900  df-iun 3944  df-br 4061  df-opab 4115  df-mpt 4116  df-tr 4151  df-eprel 4342  df-id 4346  df-po 4351  df-so 4352  df-fr 4389  df-we 4391  df-ord 4432  df-on 4433  df-lim 4434  df-suc 4435  df-om 4694  df-xp 4732  df-rel 4733  df-cnv 4734  df-co 4735  df-dm 4736  df-rn 4737  df-res 4738  df-ima 4739  df-iota 5256  df-fun 5294  df-fn 5295  df-f 5296  df-f1 5297  df-fo 5298  df-f1o 5299  df-fv 5300  df-ov 5903  df-oprab 5904  df-mpt2 5905  df-1st 6164  df-2nd 6165  df-tpos 6276  df-riota 6346  df-recs 6430  df-rdg 6465  df-1o 6521  df-oadd 6525  df-er 6702  df-ec 6704  df-qs 6708  df-map 6817  df-en 6907  df-dom 6908  df-sdom 6909  df-fin 6910  df-sup 7239  df-pnf 8914  df-mnf 8915  df-xr 8916  df-ltxr 8917  df-le 8918  df-sub 9084  df-neg 9085  df-div 9469  df-nn 9792  df-2 9849  df-3 9850  df-4 9851  df-5 9852  df-6 9853  df-7 9854  df-8 9855  df-9 9856  df-10 9857  df-n0 10013  df-z 10072  df-dec 10172  df-uz 10278  df-rp 10402  df-fz 10830  df-fl 10972  df-mod 11021  df-seq 11094  df-exp 11152  df-cj 11631  df-re 11632  df-im 11633  df-sqr 11767  df-abs 11768  df-dvds 12579  df-gcd 12733  df-struct 13197  df-ndx 13198  df-slot 13199  df-base 13200  df-sets 13201  df-ress 13202  df-plusg 13268  df-mulr 13269  df-starv 13270  df-sca 13271  df-vsca 13272  df-tset 13274  df-ple 13275  df-ds 13277  df-unif 13278  df-0g 13453  df-imas 13460  df-divs 13461  df-mnd 14416  df-mhm 14464  df-grp 14538  df-minusg 14539  df-sbg 14540  df-mulg 14541  df-subg 14667  df-nsg 14668  df-eqg 14669  df-ghm 14730  df-cmn 15140  df-abl 15141  df-mgp 15375  df-rng 15389  df-cring 15390  df-ur 15391  df-oppr 15454  df-dvdsr 15472  df-unit 15473  df-rnghom 15545  df-subrg 15592  df-lmod 15678  df-lss 15739  df-lsp 15778  df-sra 15974  df-rgmod 15975  df-lidl 15976  df-rsp 15977  df-2idl 16033  df-cnfld 16433  df-zrh 16511  df-zn 16514
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