Metamath Proof Explorer


Theorem eulerpartlemv

Description: Lemma for eulerpart . (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Aug-2018)

Ref Expression
Hypothesis eulerpart.p โŠข ๐‘ƒ = { ๐‘“ โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฃ ( ( โ—ก ๐‘“ โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) }
Assertion eulerpartlemv ( ๐ด โˆˆ ๐‘ƒ โ†” ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eulerpart.p โŠข ๐‘ƒ = { ๐‘“ โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m โ„• ) โˆฃ ( ( โ—ก ๐‘“ โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) }
2 1 eulerpartleme โŠข ( ๐ด โˆˆ ๐‘ƒ โ†” ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) )
3 cnvimass โŠข ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โІ dom ๐ด
4 fdm โŠข ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โ†’ dom ๐ด = โ„• )
5 3 4 sseqtrid โŠข ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โ†’ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โІ โ„• )
6 simpl โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 )
7 5 sselda โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
8 6 7 ffvelcdmd โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 )
9 7 nnnn0d โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
10 8 9 nn0mulcld โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 )
11 10 nn0cnd โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
12 simpr โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) )
13 12 eldifad โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„• )
14 12 eldifbd โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ยฌ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) )
15 simpl โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 )
16 ffn โŠข ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โ†’ ๐ด Fn โ„• )
17 elpreima โŠข ( ๐ด Fn โ„• โ†’ ( ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โ†” ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) ) )
18 15 16 17 3syl โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โ†” ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) ) )
19 14 18 mtbid โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ยฌ ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) )
20 imnan โŠข ( ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ยฌ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) โ†” ยฌ ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) )
21 19 20 sylibr โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ๐‘˜ โˆˆ โ„• โ†’ ยฌ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• ) )
22 13 21 mpd โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• )
23 15 13 ffvelcdmd โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 )
24 elnn0 โŠข ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„•0 โ†” ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โˆจ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) )
25 23 24 sylib โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โˆจ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) )
26 orel1 โŠข ( ยฌ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„• โˆจ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 ) )
27 22 25 26 sylc โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) = 0 )
28 27 oveq1d โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ( 0 ยท ๐‘˜ ) )
29 13 nncnd โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
30 29 mul02d โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘˜ ) = 0 )
31 28 30 eqtrd โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( โ„• โˆ– ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = 0 )
32 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
33 32 eqimssi โŠข โ„• โІ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
34 33 a1i โŠข ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โ†’ โ„• โІ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
35 5 11 31 34 sumss โŠข ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
36 35 eqcomd โŠข ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
37 36 adantr โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) )
38 37 eqeq1d โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin ) โ†’ ( ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ โ†” ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) )
39 38 pm5.32i โŠข ( ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin ) โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) โ†” ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin ) โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) )
40 df-3an โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) โ†” ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin ) โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) )
41 df-3an โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) โ†” ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin ) โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) )
42 39 40 41 3bitr4i โŠข ( ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ โ„• ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) โ†” ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) )
43 2 42 bitri โŠข ( ๐ด โˆˆ ๐‘ƒ โ†” ( ๐ด : โ„• โŸถ โ„•0 โˆง ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin โˆง ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( โ—ก ๐ด โ€œ โ„• ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ๐‘˜ ) = ๐‘ ) )