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Theorem musum

Description: The sum of the MΓΆbius function over the divisors of N gives one if N = 1 , but otherwise always sums to zero. Theorem 2.1 in ApostolNT p. 25. This makes the MΓΆbius function useful for inverting divisor sums; see also muinv . (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jul-2015)

Ref Expression
Assertion musum ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fveq2 ⊒ ( 𝑛 = π‘˜ β†’ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) )
2 1 neeq1d ⊒ ( 𝑛 = π‘˜ β†’ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ↔ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) β‰  0 ) )
3 breq1 ⊒ ( 𝑛 = π‘˜ β†’ ( 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ↔ π‘˜ βˆ₯ 𝑁 ) )
4 2 3 anbi12d ⊒ ( 𝑛 = π‘˜ β†’ ( ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) ↔ ( ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) β‰  0 ∧ π‘˜ βˆ₯ 𝑁 ) ) )
5 4 elrab ⊒ ( π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ↔ ( π‘˜ ∈ β„• ∧ ( ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) β‰  0 ∧ π‘˜ βˆ₯ 𝑁 ) ) )
6 muval2 ⊒ ( ( π‘˜ ∈ β„• ∧ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) β‰  0 ) β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) ) )
7 6 adantrr ⊒ ( ( π‘˜ ∈ β„• ∧ ( ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) β‰  0 ∧ π‘˜ βˆ₯ 𝑁 ) ) β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) ) )
8 5 7 sylbi ⊒ ( π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) ) )
9 8 adantl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) ) )
10 9 sumeq2dv ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = Ξ£ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) ) )
11 simpr ⊒ ( ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) β†’ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 )
12 11 a1i ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑛 ∈ β„• ) β†’ ( ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) β†’ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) )
13 12 ss2rabdv ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } βŠ† { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } )
14 ssrab2 ⊒ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } βŠ† β„•
15 simpr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) β†’ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } )
16 14 15 sselid ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) β†’ π‘˜ ∈ β„• )
17 mucl ⊒ ( π‘˜ ∈ β„• β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) ∈ β„€ )
18 16 17 syl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) ∈ β„€ )
19 18 zcnd ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) ∈ β„‚ )
20 difrab ⊒ ( { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } βˆ– { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) = { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ∧ Β¬ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) ) }
21 pm3.21 ⊒ ( 𝑛 βˆ₯ 𝑁 β†’ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 β†’ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) ) )
22 21 necon1bd ⊒ ( 𝑛 βˆ₯ 𝑁 β†’ ( Β¬ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) β†’ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 ) )
23 22 imp ⊒ ( ( 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ∧ Β¬ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) ) β†’ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 )
24 23 a1i ⊒ ( 𝑛 ∈ β„• β†’ ( ( 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ∧ Β¬ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) ) β†’ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 ) )
25 24 ss2rabi ⊒ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ∧ Β¬ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) ) } βŠ† { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 }
26 20 25 eqsstri ⊒ ( { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } βˆ– { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) βŠ† { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 }
27 26 sseli ⊒ ( π‘˜ ∈ ( { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } βˆ– { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) β†’ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 } )
28 fveqeq2 ⊒ ( 𝑛 = π‘˜ β†’ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 ↔ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = 0 ) )
29 28 elrab ⊒ ( π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 } ↔ ( π‘˜ ∈ β„• ∧ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = 0 ) )
30 29 simprbi ⊒ ( π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) = 0 } β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = 0 )
31 27 30 syl ⊒ ( π‘˜ ∈ ( { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } βˆ– { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = 0 )
32 31 adantl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘˜ ∈ ( { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } βˆ– { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) ) β†’ ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = 0 )
33 fzfid ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ ( 1 ... 𝑁 ) ∈ Fin )
34 dvdsssfz1 ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } βŠ† ( 1 ... 𝑁 ) )
35 33 34 ssfid ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin )
36 13 19 32 35 fsumss ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = Ξ£ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) )
37 fveq2 ⊒ ( π‘₯ = { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } β†’ ( β™― β€˜ π‘₯ ) = ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) )
38 37 oveq2d ⊒ ( π‘₯ = { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } β†’ ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) ) )
39 35 13 ssfid ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ∈ Fin )
40 eqid ⊒ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } = { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) }
41 eqid ⊒ ( π‘š ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ↦ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘š } ) = ( π‘š ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ↦ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘š } )
42 oveq1 ⊒ ( π‘ž = 𝑝 β†’ ( π‘ž pCnt π‘₯ ) = ( 𝑝 pCnt π‘₯ ) )
43 42 cbvmptv ⊒ ( π‘ž ∈ β„™ ↦ ( π‘ž pCnt π‘₯ ) ) = ( 𝑝 ∈ β„™ ↦ ( 𝑝 pCnt π‘₯ ) )
44 oveq2 ⊒ ( π‘₯ = π‘š β†’ ( 𝑝 pCnt π‘₯ ) = ( 𝑝 pCnt π‘š ) )
45 44 mpteq2dv ⊒ ( π‘₯ = π‘š β†’ ( 𝑝 ∈ β„™ ↦ ( 𝑝 pCnt π‘₯ ) ) = ( 𝑝 ∈ β„™ ↦ ( 𝑝 pCnt π‘š ) ) )
46 43 45 eqtrid ⊒ ( π‘₯ = π‘š β†’ ( π‘ž ∈ β„™ ↦ ( π‘ž pCnt π‘₯ ) ) = ( 𝑝 ∈ β„™ ↦ ( 𝑝 pCnt π‘š ) ) )
47 46 cbvmptv ⊒ ( π‘₯ ∈ β„• ↦ ( π‘ž ∈ β„™ ↦ ( π‘ž pCnt π‘₯ ) ) ) = ( π‘š ∈ β„• ↦ ( 𝑝 ∈ β„™ ↦ ( 𝑝 pCnt π‘š ) ) )
48 40 41 47 sqff1o ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ ( π‘š ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ↦ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘š } ) : { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } –1-1-ontoβ†’ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } )
49 breq2 ⊒ ( π‘š = π‘˜ β†’ ( 𝑝 βˆ₯ π‘š ↔ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ ) )
50 49 rabbidv ⊒ ( π‘š = π‘˜ β†’ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘š } = { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } )
51 prmex ⊒ β„™ ∈ V
52 51 rabex ⊒ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ∈ V
53 50 41 52 fvmpt ⊒ ( π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } β†’ ( ( π‘š ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ↦ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘š } ) β€˜ π‘˜ ) = { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } )
54 53 adantl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ) β†’ ( ( π‘š ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ↦ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘š } ) β€˜ π‘˜ ) = { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } )
55 neg1cn ⊒ - 1 ∈ β„‚
56 prmdvdsfi ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin )
57 elpwi ⊒ ( π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } β†’ π‘₯ βŠ† { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } )
58 ssfi ⊒ ( ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin ∧ π‘₯ βŠ† { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ π‘₯ ∈ Fin )
59 56 57 58 syl2an ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ π‘₯ ∈ Fin )
60 hashcl ⊒ ( π‘₯ ∈ Fin β†’ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ∈ β„•0 )
61 59 60 syl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ∈ β„•0 )
62 expcl ⊒ ( ( - 1 ∈ β„‚ ∧ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ∈ β„•0 ) β†’ ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) ∈ β„‚ )
63 55 61 62 sylancr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) ∈ β„‚ )
64 38 39 48 54 63 fsumf1o ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = Ξ£ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) ) )
65 fzfid ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∈ Fin )
66 56 adantr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin )
67 pwfi ⊒ ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin ↔ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin )
68 66 67 sylib ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin )
69 ssrab2 ⊒ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } βŠ† 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 }
70 ssfi ⊒ ( ( 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin ∧ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } βŠ† 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ∈ Fin )
71 68 69 70 sylancl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ∈ Fin )
72 simprr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) ) β†’ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } )
73 fveqeq2 ⊒ ( 𝑠 = π‘₯ β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 ↔ ( β™― β€˜ π‘₯ ) = 𝑧 ) )
74 73 elrab ⊒ ( π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ↔ ( π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∧ ( β™― β€˜ π‘₯ ) = 𝑧 ) )
75 74 simprbi ⊒ ( π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } β†’ ( β™― β€˜ π‘₯ ) = 𝑧 )
76 72 75 syl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) ) β†’ ( β™― β€˜ π‘₯ ) = 𝑧 )
77 76 ralrimivva ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ βˆ€ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) βˆ€ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( β™― β€˜ π‘₯ ) = 𝑧 )
78 invdisj ⊒ ( βˆ€ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) βˆ€ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( β™― β€˜ π‘₯ ) = 𝑧 β†’ Disj 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } )
79 77 78 syl ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Disj 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } )
80 56 adantr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) ) β†’ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin )
81 69 72 sselid ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) ) β†’ π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } )
82 81 57 syl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) ) β†’ π‘₯ βŠ† { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } )
83 80 82 ssfid ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) ) β†’ π‘₯ ∈ Fin )
84 83 60 syl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) ) β†’ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ∈ β„•0 )
85 55 84 62 sylancr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) ) β†’ ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) ∈ β„‚ )
86 65 71 79 85 fsumiun ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = Ξ£ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) Ξ£ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) )
87 iunrab ⊒ βˆͺ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } = { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 }
88 56 adantr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin )
89 elpwi ⊒ ( 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } β†’ 𝑠 βŠ† { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } )
90 89 adantl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ 𝑠 βŠ† { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } )
91 ssdomg ⊒ ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin β†’ ( 𝑠 βŠ† { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } β†’ 𝑠 β‰Ό { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) )
92 88 90 91 sylc ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ 𝑠 β‰Ό { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } )
93 ssfi ⊒ ( ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin ∧ 𝑠 βŠ† { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ 𝑠 ∈ Fin )
94 56 89 93 syl2an ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ 𝑠 ∈ Fin )
95 hashdom ⊒ ( ( 𝑠 ∈ Fin ∧ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin ) β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) ≀ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ↔ 𝑠 β‰Ό { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) )
96 94 88 95 syl2anc ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) ≀ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ↔ 𝑠 β‰Ό { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) )
97 92 96 mpbird ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( β™― β€˜ 𝑠 ) ≀ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) )
98 hashcl ⊒ ( 𝑠 ∈ Fin β†’ ( β™― β€˜ 𝑠 ) ∈ β„•0 )
99 94 98 syl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( β™― β€˜ 𝑠 ) ∈ β„•0 )
100 nn0uz ⊒ β„•0 = ( β„€β‰₯ β€˜ 0 )
101 99 100 eleqtrdi ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( β™― β€˜ 𝑠 ) ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 0 ) )
102 hashcl ⊒ ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin β†’ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„•0 )
103 56 102 syl ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„•0 )
104 103 adantr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„•0 )
105 104 nn0zd ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„€ )
106 elfz5 ⊒ ( ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 0 ) ∧ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„€ ) β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ↔ ( β™― β€˜ 𝑠 ) ≀ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) )
107 101 105 106 syl2anc ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ↔ ( β™― β€˜ 𝑠 ) ≀ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) )
108 97 107 mpbird ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( β™― β€˜ 𝑠 ) ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) )
109 eqidd ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = ( β™― β€˜ 𝑠 ) )
110 eqeq2 ⊒ ( 𝑧 = ( β™― β€˜ 𝑠 ) β†’ ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 ↔ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = ( β™― β€˜ 𝑠 ) ) )
111 110 rspcev ⊒ ( ( ( β™― β€˜ 𝑠 ) ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ∧ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = ( β™― β€˜ 𝑠 ) ) β†’ βˆƒ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 )
112 108 109 111 syl2anc ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) β†’ βˆƒ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 )
113 112 ralrimiva ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ βˆ€ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } βˆƒ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 )
114 rabid2 ⊒ ( 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } = { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ↔ βˆ€ 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } βˆƒ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 )
115 113 114 sylibr ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } = { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ βˆƒ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } )
116 87 115 eqtr4id ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ βˆͺ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } = 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } )
117 116 sumeq1d ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = Ξ£ π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) )
118 elfznn0 ⊒ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) β†’ 𝑧 ∈ β„•0 )
119 118 adantl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ 𝑧 ∈ β„•0 )
120 expcl ⊒ ( ( - 1 ∈ β„‚ ∧ 𝑧 ∈ β„•0 ) β†’ ( - 1 ↑ 𝑧 ) ∈ β„‚ )
121 55 119 120 sylancr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ ( - 1 ↑ 𝑧 ) ∈ β„‚ )
122 fsumconst ⊒ ( ( { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ∈ Fin ∧ ( - 1 ↑ 𝑧 ) ∈ β„‚ ) β†’ Ξ£ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ 𝑧 ) = ( ( β™― β€˜ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) )
123 71 121 122 syl2anc ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ Ξ£ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ 𝑧 ) = ( ( β™― β€˜ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) )
124 75 adantl ⊒ ( ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) β†’ ( β™― β€˜ π‘₯ ) = 𝑧 )
125 124 oveq2d ⊒ ( ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) ∧ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) β†’ ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = ( - 1 ↑ 𝑧 ) )
126 125 sumeq2dv ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ Ξ£ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = Ξ£ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ 𝑧 ) )
127 elfzelz ⊒ ( 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) β†’ 𝑧 ∈ β„€ )
128 hashbc ⊒ ( ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin ∧ 𝑧 ∈ β„€ ) β†’ ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) C 𝑧 ) = ( β™― β€˜ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) )
129 56 127 128 syl2an ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) C 𝑧 ) = ( β™― β€˜ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) )
130 129 oveq1d ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ ( ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) C 𝑧 ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) = ( ( β™― β€˜ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) )
131 123 126 130 3eqtr4d ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ) β†’ Ξ£ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = ( ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) C 𝑧 ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) )
132 131 sumeq2dv ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) Ξ£ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = Ξ£ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) C 𝑧 ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) )
133 1pneg1e0 ⊒ ( 1 + - 1 ) = 0
134 133 oveq1i ⊒ ( ( 1 + - 1 ) ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) )
135 binom1p ⊒ ( ( - 1 ∈ β„‚ ∧ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„•0 ) β†’ ( ( 1 + - 1 ) ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = Ξ£ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) C 𝑧 ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) )
136 55 103 135 sylancr ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ ( ( 1 + - 1 ) ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = Ξ£ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) C 𝑧 ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) )
137 134 136 eqtr3id ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = Ξ£ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) ( ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) C 𝑧 ) Β· ( - 1 ↑ 𝑧 ) ) )
138 eqeq2 ⊒ ( 1 = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) β†’ ( ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = 1 ↔ ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) ) )
139 eqeq2 ⊒ ( 0 = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) β†’ ( ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = 0 ↔ ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) ) )
140 nprmdvds1 ⊒ ( 𝑝 ∈ β„™ β†’ Β¬ 𝑝 βˆ₯ 1 )
141 simpr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ 𝑁 = 1 )
142 141 breq2d ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ ( 𝑝 βˆ₯ 𝑁 ↔ 𝑝 βˆ₯ 1 ) )
143 142 notbid ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ ( Β¬ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 ↔ Β¬ 𝑝 βˆ₯ 1 ) )
144 140 143 imbitrrid ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ ( 𝑝 ∈ β„™ β†’ Β¬ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 ) )
145 144 ralrimiv ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ βˆ€ 𝑝 ∈ β„™ Β¬ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 )
146 rabeq0 ⊒ ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } = βˆ… ↔ βˆ€ 𝑝 ∈ β„™ Β¬ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 )
147 145 146 sylibr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } = βˆ… )
148 147 fveq2d ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) = ( β™― β€˜ βˆ… ) )
149 hash0 ⊒ ( β™― β€˜ βˆ… ) = 0
150 148 149 eqtrdi ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) = 0 )
151 150 oveq2d ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = ( 0 ↑ 0 ) )
152 0exp0e1 ⊒ ( 0 ↑ 0 ) = 1
153 151 152 eqtrdi ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 = 1 ) β†’ ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = 1 )
154 df-ne ⊒ ( 𝑁 β‰  1 ↔ Β¬ 𝑁 = 1 )
155 eluz2b3 ⊒ ( 𝑁 ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 2 ) ↔ ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 β‰  1 ) )
156 155 biimpri ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ 𝑁 β‰  1 ) β†’ 𝑁 ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 2 ) )
157 154 156 sylan2br ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ Β¬ 𝑁 = 1 ) β†’ 𝑁 ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 2 ) )
158 exprmfct ⊒ ( 𝑁 ∈ ( β„€β‰₯ β€˜ 2 ) β†’ βˆƒ 𝑝 ∈ β„™ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 )
159 157 158 syl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ Β¬ 𝑁 = 1 ) β†’ βˆƒ 𝑝 ∈ β„™ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 )
160 rabn0 ⊒ ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } β‰  βˆ… ↔ βˆƒ 𝑝 ∈ β„™ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 )
161 159 160 sylibr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ Β¬ 𝑁 = 1 ) β†’ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } β‰  βˆ… )
162 56 adantr ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ Β¬ 𝑁 = 1 ) β†’ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin )
163 hashnncl ⊒ ( { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∈ Fin β†’ ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„• ↔ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } β‰  βˆ… ) )
164 162 163 syl ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ Β¬ 𝑁 = 1 ) β†’ ( ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„• ↔ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } β‰  βˆ… ) )
165 161 164 mpbird ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ Β¬ 𝑁 = 1 ) β†’ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ∈ β„• )
166 165 0expd ⊒ ( ( 𝑁 ∈ β„• ∧ Β¬ 𝑁 = 1 ) β†’ ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = 0 )
167 138 139 153 166 ifbothda ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ ( 0 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) )
168 132 137 167 3eqtr2d ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ 𝑧 ∈ ( 0 ... ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ) ) Ξ£ π‘₯ ∈ { 𝑠 ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ∣ ( β™― β€˜ 𝑠 ) = 𝑧 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) )
169 86 117 168 3eqtr3d ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘₯ ∈ 𝒫 { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ 𝑁 } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ π‘₯ ) ) = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) )
170 64 169 eqtr3d ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ ( ( ΞΌ β€˜ 𝑛 ) β‰  0 ∧ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 ) } ( - 1 ↑ ( β™― β€˜ { 𝑝 ∈ β„™ ∣ 𝑝 βˆ₯ π‘˜ } ) ) = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) )
171 10 36 170 3eqtr3d ⊒ ( 𝑁 ∈ β„• β†’ Ξ£ π‘˜ ∈ { 𝑛 ∈ β„• ∣ 𝑛 βˆ₯ 𝑁 } ( ΞΌ β€˜ π‘˜ ) = if ( 𝑁 = 1 , 1 , 0 ) )