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

Theorem dchrghm 24981
Description: A Dirichlet character restricted to the unit group of ℤ/nℤ is a group homomorphism into the multiplicative group of nonzero complex numbers. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
dchrghm.g  |-  G  =  (DChr `  N )
dchrghm.z  |-  Z  =  (ℤ/n `  N )
dchrghm.b  |-  D  =  ( Base `  G
)
dchrghm.u  |-  U  =  (Unit `  Z )
dchrghm.h  |-  H  =  ( (mulGrp `  Z
)s 
U )
dchrghm.m  |-  M  =  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) )
dchrghm.x  |-  ( ph  ->  X  e.  D )
Assertion
Ref Expression
dchrghm  |-  ( ph  ->  ( X  |`  U )  e.  ( H  GrpHom  M ) )

Proof of Theorem dchrghm
Dummy variable  x is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dchrghm.g . . . . . 6  |-  G  =  (DChr `  N )
2 dchrghm.z . . . . . 6  |-  Z  =  (ℤ/n `  N )
3 dchrghm.b . . . . . 6  |-  D  =  ( Base `  G
)
41, 2, 3dchrmhm 24966 . . . . 5  |-  D  C_  ( (mulGrp `  Z ) MndHom  (mulGrp ` fld ) )
5 dchrghm.x . . . . 5  |-  ( ph  ->  X  e.  D )
64, 5sseldi 3601 . . . 4  |-  ( ph  ->  X  e.  ( (mulGrp `  Z ) MndHom  (mulGrp ` fld )
) )
71, 3dchrrcl 24965 . . . . . . . . 9  |-  ( X  e.  D  ->  N  e.  NN )
85, 7syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
98nnnn0d 11351 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
102zncrng 19893 . . . . . . 7  |-  ( N  e.  NN0  ->  Z  e. 
CRing )
119, 10syl 17 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  Z  e.  CRing )
12 crngring 18558 . . . . . 6  |-  ( Z  e.  CRing  ->  Z  e.  Ring )
1311, 12syl 17 . . . . 5  |-  ( ph  ->  Z  e.  Ring )
14 dchrghm.u . . . . . 6  |-  U  =  (Unit `  Z )
15 eqid 2622 . . . . . 6  |-  (mulGrp `  Z )  =  (mulGrp `  Z )
1614, 15unitsubm 18670 . . . . 5  |-  ( Z  e.  Ring  ->  U  e.  (SubMnd `  (mulGrp `  Z
) ) )
1713, 16syl 17 . . . 4  |-  ( ph  ->  U  e.  (SubMnd `  (mulGrp `  Z ) ) )
18 dchrghm.h . . . . 5  |-  H  =  ( (mulGrp `  Z
)s 
U )
1918resmhm 17359 . . . 4  |-  ( ( X  e.  ( (mulGrp `  Z ) MndHom  (mulGrp ` fld )
)  /\  U  e.  (SubMnd `  (mulGrp `  Z
) ) )  -> 
( X  |`  U )  e.  ( H MndHom  (mulGrp ` fld ) ) )
206, 17, 19syl2anc 693 . . 3  |-  ( ph  ->  ( X  |`  U )  e.  ( H MndHom  (mulGrp ` fld ) ) )
21 cnring 19768 . . . . 5  |-fld  e.  Ring
22 cnfldbas 19750 . . . . . . 7  |-  CC  =  ( Base ` fld )
23 cnfld0 19770 . . . . . . 7  |-  0  =  ( 0g ` fld )
24 cndrng 19775 . . . . . . 7  |-fld  e.  DivRing
2522, 23, 24drngui 18753 . . . . . 6  |-  ( CC 
\  { 0 } )  =  (Unit ` fld )
26 eqid 2622 . . . . . 6  |-  (mulGrp ` fld )  =  (mulGrp ` fld )
2725, 26unitsubm 18670 . . . . 5  |-  (fld  e.  Ring  -> 
( CC  \  {
0 } )  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) ) )
2821, 27ax-mp 5 . . . 4  |-  ( CC 
\  { 0 } )  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) )
29 df-ima 5127 . . . . 5  |-  ( X
" U )  =  ran  ( X  |`  U )
30 eqid 2622 . . . . . . . . . 10  |-  ( Base `  Z )  =  (
Base `  Z )
311, 2, 3, 30, 5dchrf 24967 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  X : ( Base `  Z ) --> CC )
3230, 14unitss 18660 . . . . . . . . . 10  |-  U  C_  ( Base `  Z )
3332sseli 3599 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  U  ->  x  e.  ( Base `  Z
) )
34 ffvelrn 6357 . . . . . . . . 9  |-  ( ( X : ( Base `  Z ) --> CC  /\  x  e.  ( Base `  Z ) )  -> 
( X `  x
)  e.  CC )
3531, 33, 34syl2an 494 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  U )  ->  ( X `  x )  e.  CC )
36 simpr 477 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  U )  ->  x  e.  U )
375adantr 481 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  U )  ->  X  e.  D )
3833adantl 482 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  U )  ->  x  e.  ( Base `  Z
) )
391, 2, 3, 30, 14, 37, 38dchrn0 24975 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  U )  ->  (
( X `  x
)  =/=  0  <->  x  e.  U ) )
4036, 39mpbird 247 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  U )  ->  ( X `  x )  =/=  0 )
41 eldifsn 4317 . . . . . . . 8  |-  ( ( X `  x )  e.  ( CC  \  { 0 } )  <-> 
( ( X `  x )  e.  CC  /\  ( X `  x
)  =/=  0 ) )
4235, 40, 41sylanbrc 698 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  U )  ->  ( X `  x )  e.  ( CC  \  {
0 } ) )
4342ralrimiva 2966 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A. x  e.  U  ( X `  x )  e.  ( CC  \  { 0 } ) )
44 ffun 6048 . . . . . . . 8  |-  ( X : ( Base `  Z
) --> CC  ->  Fun  X )
4531, 44syl 17 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Fun  X )
46 fdm 6051 . . . . . . . . 9  |-  ( X : ( Base `  Z
) --> CC  ->  dom  X  =  ( Base `  Z
) )
4731, 46syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  dom  X  =  (
Base `  Z )
)
4832, 47syl5sseqr 3654 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  U  C_  dom  X )
49 funimass4 6247 . . . . . . 7  |-  ( ( Fun  X  /\  U  C_ 
dom  X )  -> 
( ( X " U )  C_  ( CC  \  { 0 } )  <->  A. x  e.  U  ( X `  x )  e.  ( CC  \  { 0 } ) ) )
5045, 48, 49syl2anc 693 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( X " U )  C_  ( CC  \  { 0 } )  <->  A. x  e.  U  ( X `  x )  e.  ( CC  \  { 0 } ) ) )
5143, 50mpbird 247 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( X " U
)  C_  ( CC  \  { 0 } ) )
5229, 51syl5eqssr 3650 . . . 4  |-  ( ph  ->  ran  ( X  |`  U )  C_  ( CC  \  { 0 } ) )
53 dchrghm.m . . . . 5  |-  M  =  ( (mulGrp ` fld )s  ( CC  \  { 0 } ) )
5453resmhm2b 17361 . . . 4  |-  ( ( ( CC  \  {
0 } )  e.  (SubMnd `  (mulGrp ` fld ) )  /\  ran  ( X  |`  U ) 
C_  ( CC  \  { 0 } ) )  ->  ( ( X  |`  U )  e.  ( H MndHom  (mulGrp ` fld )
)  <->  ( X  |`  U )  e.  ( H MndHom  M ) ) )
5528, 52, 54sylancr 695 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( X  |`  U )  e.  ( H MndHom  (mulGrp ` fld ) )  <->  ( X  |`  U )  e.  ( H MndHom  M ) ) )
5620, 55mpbid 222 . 2  |-  ( ph  ->  ( X  |`  U )  e.  ( H MndHom  M
) )
5714, 18unitgrp 18667 . . . 4  |-  ( Z  e.  Ring  ->  H  e. 
Grp )
5813, 57syl 17 . . 3  |-  ( ph  ->  H  e.  Grp )
5953cnmgpabl 19807 . . . 4  |-  M  e. 
Abel
60 ablgrp 18198 . . . 4  |-  ( M  e.  Abel  ->  M  e. 
Grp )
6159, 60ax-mp 5 . . 3  |-  M  e. 
Grp
62 ghmmhmb 17671 . . 3  |-  ( ( H  e.  Grp  /\  M  e.  Grp )  ->  ( H  GrpHom  M )  =  ( H MndHom  M
) )
6358, 61, 62sylancl 694 . 2  |-  ( ph  ->  ( H  GrpHom  M )  =  ( H MndHom  M
) )
6456, 63eleqtrrd 2704 1  |-  ( ph  ->  ( X  |`  U )  e.  ( H  GrpHom  M ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 196    /\ wa 384    = wceq 1483    e. wcel 1990    =/= wne 2794   A.wral 2912    \ cdif 3571    C_ wss 3574   {csn 4177   dom cdm 5114   ran crn 5115    |` cres 5116   "cima 5117   Fun wfun 5882   -->wf 5884   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   CCcc 9934   0cc0 9936   NNcn 11020   NN0cn0 11292   Basecbs 15857   ↾s cress 15858   MndHom cmhm 17333  SubMndcsubmnd 17334   Grpcgrp 17422    GrpHom cghm 17657   Abelcabl 18194  mulGrpcmgp 18489   Ringcrg 18547   CRingccrg 18548  Unitcui 18639  ℂfldccnfld 19746  ℤ/nczn 19851  DChrcdchr 24957
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-addf 10015  ax-mulf 10016
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-tpos 7352  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-oadd 7564  df-er 7742  df-ec 7744  df-qs 7748  df-map 7859  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-7 11084  df-8 11085  df-9 11086  df-n0 11293  df-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-fz 12327  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  df-plusg 15954  df-mulr 15955  df-starv 15956  df-sca 15957  df-vsca 15958  df-ip 15959  df-tset 15960  df-ple 15961  df-ds 15964  df-unif 15965  df-0g 16102  df-imas 16168  df-qus 16169  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-mhm 17335  df-submnd 17336  df-grp 17425  df-minusg 17426  df-sbg 17427  df-subg 17591  df-nsg 17592  df-eqg 17593  df-ghm 17658  df-cmn 18195  df-abl 18196  df-mgp 18490  df-ur 18502  df-ring 18549  df-cring 18550  df-oppr 18623  df-dvdsr 18641  df-unit 18642  df-invr 18672  df-dvr 18683  df-drng 18749  df-subrg 18778  df-lmod 18865  df-lss 18933  df-lsp 18972  df-sra 19172  df-rgmod 19173  df-lidl 19174  df-rsp 19175  df-2idl 19232  df-cnfld 19747  df-zring 19819  df-zn 19855  df-dchr 24958
This theorem is referenced by:  dchrabs  24985  sum2dchr  24999
  Copyright terms: Public domain W3C validator