Metamath Proof Explorer


Theorem dchrzrhmul

Description: A Dirichlet character is completely multiplicative. (Contributed by Mario Carneiro, 4-May-2016)

Ref Expression
Hypotheses dchrmhm.g โŠข ๐บ = ( DChr โ€˜ ๐‘ )
dchrmhm.z โŠข ๐‘ = ( โ„ค/nโ„ค โ€˜ ๐‘ )
dchrmhm.b โŠข ๐ท = ( Base โ€˜ ๐บ )
dchrelbas4.l โŠข ๐ฟ = ( โ„คRHom โ€˜ ๐‘ )
dchrzrh1.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ท )
dchrzrh1.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
dchrzrh1.c โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ค )
Assertion dchrzrhmul ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ถ ) ) ) = ( ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dchrmhm.g โŠข ๐บ = ( DChr โ€˜ ๐‘ )
2 dchrmhm.z โŠข ๐‘ = ( โ„ค/nโ„ค โ€˜ ๐‘ )
3 dchrmhm.b โŠข ๐ท = ( Base โ€˜ ๐บ )
4 dchrelbas4.l โŠข ๐ฟ = ( โ„คRHom โ€˜ ๐‘ )
5 dchrzrh1.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ท )
6 dchrzrh1.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
7 dchrzrh1.c โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ค )
8 1 3 dchrrcl โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ท โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
9 5 8 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
10 9 nnnn0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
11 2 zncrng โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โˆˆ CRing )
12 10 11 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ CRing )
13 crngring โŠข ( ๐‘ โˆˆ CRing โ†’ ๐‘ โˆˆ Ring )
14 12 13 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ Ring )
15 4 zrhrhm โŠข ( ๐‘ โˆˆ Ring โ†’ ๐ฟ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘ ) )
16 14 15 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘ ) )
17 zringbas โŠข โ„ค = ( Base โ€˜ โ„คring )
18 zringmulr โŠข ยท = ( .r โ€˜ โ„คring )
19 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘ ) = ( .r โ€˜ ๐‘ )
20 17 18 19 rhmmul โŠข ( ( ๐ฟ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘ ) โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ถ ) ) = ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ( .r โ€˜ ๐‘ ) ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) )
21 16 6 7 20 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ถ ) ) = ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ( .r โ€˜ ๐‘ ) ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) )
22 21 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ถ ) ) ) = ( ๐‘‹ โ€˜ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ( .r โ€˜ ๐‘ ) ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) )
23 1 2 3 dchrmhm โŠข ๐ท โІ ( ( mulGrp โ€˜ ๐‘ ) MndHom ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) )
24 23 5 sselid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ( mulGrp โ€˜ ๐‘ ) MndHom ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) ) )
25 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘ ) = ( Base โ€˜ ๐‘ )
26 17 25 rhmf โŠข ( ๐ฟ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘ ) โ†’ ๐ฟ : โ„ค โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ ) )
27 16 26 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ : โ„ค โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ ) )
28 27 6 ffvelcdmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ ) )
29 27 7 ffvelcdmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ ) )
30 eqid โŠข ( mulGrp โ€˜ ๐‘ ) = ( mulGrp โ€˜ ๐‘ )
31 30 25 mgpbas โŠข ( Base โ€˜ ๐‘ ) = ( Base โ€˜ ( mulGrp โ€˜ ๐‘ ) )
32 30 19 mgpplusg โŠข ( .r โ€˜ ๐‘ ) = ( +g โ€˜ ( mulGrp โ€˜ ๐‘ ) )
33 eqid โŠข ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) = ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld )
34 cnfldmul โŠข ยท = ( .r โ€˜ โ„‚fld )
35 33 34 mgpplusg โŠข ยท = ( +g โ€˜ ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) )
36 31 32 35 mhmlin โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ( ( mulGrp โ€˜ ๐‘ ) MndHom ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) ) โˆง ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ ) โˆง ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ โ€˜ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ( .r โ€˜ ๐‘ ) ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) = ( ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) )
37 24 28 29 36 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โ€˜ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ( .r โ€˜ ๐‘ ) ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) = ( ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) )
38 22 37 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ถ ) ) ) = ( ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ด ) ) ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) )