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Theorem znfld

Description: The Z/nZ structure is a finite field when n is prime. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015)

Ref Expression
Hypothesis zntos.y Y = /N
Assertion znfld N Y Field

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 zntos.y Y = /N
2 prmnn N N
3 nnnn0 N N 0
4 2 3 syl N N 0
5 1 zncrng N 0 Y CRing
6 4 5 syl N Y CRing
7 crngring Y CRing Y Ring
8 2 3 5 7 4syl N Y Ring
9 hash2 2 𝑜 = 2
10 prmuz2 N N 2
11 eluzle N 2 2 N
12 10 11 syl N 2 N
13 eqid Base Y = Base Y
14 1 13 znhash N Base Y = N
15 2 14 syl N Base Y = N
16 12 15 breqtrrd N 2 Base Y
17 9 16 eqbrtrid N 2 𝑜 Base Y
18 2onn 2 𝑜 ω
19 nnfi 2 𝑜 ω 2 𝑜 Fin
20 18 19 ax-mp 2 𝑜 Fin
21 fvex Base Y V
22 hashdom 2 𝑜 Fin Base Y V 2 𝑜 Base Y 2 𝑜 Base Y
23 20 21 22 mp2an 2 𝑜 Base Y 2 𝑜 Base Y
24 17 23 sylib N 2 𝑜 Base Y
25 13 isnzr2 Y NzRing Y Ring 2 𝑜 Base Y
26 8 24 25 sylanbrc N Y NzRing
27 eqid ℤRHom Y = ℤRHom Y
28 1 13 27 znzrhfo N 0 ℤRHom Y : onto Base Y
29 4 28 syl N ℤRHom Y : onto Base Y
30 foelrn ℤRHom Y : onto Base Y x Base Y z x = ℤRHom Y z
31 foelrn ℤRHom Y : onto Base Y y Base Y w y = ℤRHom Y w
32 30 31 anim12dan ℤRHom Y : onto Base Y x Base Y y Base Y z x = ℤRHom Y z w y = ℤRHom Y w
33 29 32 sylan N x Base Y y Base Y z x = ℤRHom Y z w y = ℤRHom Y w
34 reeanv z w x = ℤRHom Y z y = ℤRHom Y w z x = ℤRHom Y z w y = ℤRHom Y w
35 euclemma N z w N z w N z N w
36 35 3expb N z w N z w N z N w
37 8 adantr N z w Y Ring
38 27 zrhrhm Y Ring ℤRHom Y ring RingHom Y
39 37 38 syl N z w ℤRHom Y ring RingHom Y
40 simprl N z w z
41 simprr N z w w
42 zringbas = Base ring
43 zringmulr × = ring
44 eqid Y = Y
45 42 43 44 rhmmul ℤRHom Y ring RingHom Y z w ℤRHom Y z w = ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w
46 39 40 41 45 syl3anc N z w ℤRHom Y z w = ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w
47 46 eqeq1d N z w ℤRHom Y z w = 0 Y ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w = 0 Y
48 zmulcl z w z w
49 eqid 0 Y = 0 Y
50 1 27 49 zndvds0 N 0 z w ℤRHom Y z w = 0 Y N z w
51 4 48 50 syl2an N z w ℤRHom Y z w = 0 Y N z w
52 47 51 bitr3d N z w ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w = 0 Y N z w
53 1 27 49 zndvds0 N 0 z ℤRHom Y z = 0 Y N z
54 4 40 53 syl2an2r N z w ℤRHom Y z = 0 Y N z
55 1 27 49 zndvds0 N 0 w ℤRHom Y w = 0 Y N w
56 4 41 55 syl2an2r N z w ℤRHom Y w = 0 Y N w
57 54 56 orbi12d N z w ℤRHom Y z = 0 Y ℤRHom Y w = 0 Y N z N w
58 36 52 57 3bitr4d N z w ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w = 0 Y ℤRHom Y z = 0 Y ℤRHom Y w = 0 Y
59 58 biimpd N z w ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w = 0 Y ℤRHom Y z = 0 Y ℤRHom Y w = 0 Y
60 oveq12 x = ℤRHom Y z y = ℤRHom Y w x Y y = ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w
61 60 eqeq1d x = ℤRHom Y z y = ℤRHom Y w x Y y = 0 Y ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w = 0 Y
62 eqeq1 x = ℤRHom Y z x = 0 Y ℤRHom Y z = 0 Y
63 62 orbi1d x = ℤRHom Y z x = 0 Y y = 0 Y ℤRHom Y z = 0 Y y = 0 Y
64 eqeq1 y = ℤRHom Y w y = 0 Y ℤRHom Y w = 0 Y
65 64 orbi2d y = ℤRHom Y w ℤRHom Y z = 0 Y y = 0 Y ℤRHom Y z = 0 Y ℤRHom Y w = 0 Y
66 63 65 sylan9bb x = ℤRHom Y z y = ℤRHom Y w x = 0 Y y = 0 Y ℤRHom Y z = 0 Y ℤRHom Y w = 0 Y
67 61 66 imbi12d x = ℤRHom Y z y = ℤRHom Y w x Y y = 0 Y x = 0 Y y = 0 Y ℤRHom Y z Y ℤRHom Y w = 0 Y ℤRHom Y z = 0 Y ℤRHom Y w = 0 Y
68 59 67 syl5ibrcom N z w x = ℤRHom Y z y = ℤRHom Y w x Y y = 0 Y x = 0 Y y = 0 Y
69 68 rexlimdvva N z w x = ℤRHom Y z y = ℤRHom Y w x Y y = 0 Y x = 0 Y y = 0 Y
70 34 69 syl5bir N z x = ℤRHom Y z w y = ℤRHom Y w x Y y = 0 Y x = 0 Y y = 0 Y
71 70 imp N z x = ℤRHom Y z w y = ℤRHom Y w x Y y = 0 Y x = 0 Y y = 0 Y
72 33 71 syldan N x Base Y y Base Y x Y y = 0 Y x = 0 Y y = 0 Y
73 72 ralrimivva N x Base Y y Base Y x Y y = 0 Y x = 0 Y y = 0 Y
74 13 44 49 isdomn Y Domn Y NzRing x Base Y y Base Y x Y y = 0 Y x = 0 Y y = 0 Y
75 26 73 74 sylanbrc N Y Domn
76 isidom Y IDomn Y CRing Y Domn
77 6 75 76 sylanbrc N Y IDomn
78 1 13 znfi N Base Y Fin
79 2 78 syl N Base Y Fin
80 13 fiidomfld Base Y Fin Y IDomn Y Field
81 79 80 syl N Y IDomn Y Field
82 77 81 mpbid N Y Field