Theorem 41prothprmlem2 41535

Description: Lemma 2 for 41prothprm 41536. (Contributed by AV, 5-Jul-2020.)

Hypothesis

Ref	Expression
41prothprm.p	|- P = ; 4 1

Assertion

Ref	Expression
41prothprmlem2	|- ( ( 3 ^ ( ( P - 1 ) / 2 ) ) mod P ) = ( -u 1 mod P )

Proof of Theorem 41prothprmlem2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		41prothprm.p	. . . . 5 |- P = ; 4 1
2	1	41prothprmlem1 41534	. . . 4 |- ( ( P - 1 ) / 2 ) = ; 2 0
3	2	oveq2i 6661	. . 3 |- ( 3 ^ ( ( P - 1 ) / 2 ) ) = ( 3 ^; 2 0 )
4	3	oveq1i 6660	. 2 |- ( ( 3 ^ ( ( P - 1 ) / 2 ) ) mod P ) = ( ( 3 ^; 2 0 ) mod P )
5		5cn 11100	. . . . . . . . 9 |- 5 e. CC
6		4cn 11098	. . . . . . . . 9 |- 4 e. CC
7		5t4e20 11637	. . . . . . . . 9 |- ( 5 x. 4 ) = ; 2 0
8	5, 6, 7	mulcomli 10047	. . . . . . . 8 |- ( 4 x. 5 ) = ; 2 0
9	8	eqcomi 2631	. . . . . . 7 |- ; 2 0 = ( 4 x. 5 )
10	9	oveq2i 6661	. . . . . 6 |- ( 3 ^; 2 0 ) = ( 3 ^ ( 4 x. 5 ) )
11		3cn 11095	. . . . . . 7 |- 3 e. CC
12		4nn0 11311	. . . . . . 7 |- 4 e. NN0
13		5nn0 11312	. . . . . . 7 |- 5 e. NN0
14		expmul 12905	. . . . . . 7 |- ( ( 3 e. CC /\ 4 e. NN0 /\ 5 e. NN0 ) -> ( 3 ^ ( 4 x. 5 ) ) = ( ( 3 ^ 4 ) ^ 5 ) )
15	11, 12, 13, 14	mp3an 1424	. . . . . 6 |- ( 3 ^ ( 4 x. 5 ) ) = ( ( 3 ^ 4 ) ^ 5 )
16	10, 15	eqtri 2644	. . . . 5 |- ( 3 ^; 2 0 ) = ( ( 3 ^ 4 ) ^ 5 )
17	16	oveq1i 6660	. . . 4 |- ( ( 3 ^; 2 0 ) mod ; 4 1 ) = ( ( ( 3 ^ 4 ) ^ 5 ) mod ; 4 1 )
18		3z 11410	. . . . . . 7 |- 3 e. ZZ
19		zexpcl 12875	. . . . . . 7 |- ( ( 3 e. ZZ /\ 4 e. NN0 ) -> ( 3 ^ 4 ) e. ZZ )
20	18, 12, 19	mp2an 708	. . . . . 6 |- ( 3 ^ 4 ) e. ZZ
21		neg1z 11413	. . . . . 6 |- -u 1 e. ZZ
22	20, 21	pm3.2i 471	. . . . 5 |- ( ( 3 ^ 4 ) e. ZZ /\ -u 1 e. ZZ )
23		1nn 11031	. . . . . . . 8 |- 1 e. NN
24	12, 23	decnncl 11518	. . . . . . 7 |- ; 4 1 e. NN
25		nnrp 11842	. . . . . . 7 |- (; 4 1 e. NN -> ; 4 1 e. RR+ )
26	24, 25	ax-mp 5	. . . . . 6 |- ; 4 1 e. RR+
27	13, 26	pm3.2i 471	. . . . 5 |- ( 5 e. NN0 /\ ; 4 1 e. RR+ )
28		3exp4mod41 41533	. . . . 5 |- ( ( 3 ^ 4 ) mod ; 4 1 ) = ( -u 1 mod ; 4 1 )
29		modexp 12999	. . . . 5 |- ( ( ( ( 3 ^ 4 ) e. ZZ /\ -u 1 e. ZZ ) /\ ( 5 e. NN0 /\ ; 4 1 e. RR+ ) /\ ( ( 3 ^ 4 ) mod ; 4 1 ) = ( -u 1 mod ; 4 1 ) ) -> ( ( ( 3 ^ 4 ) ^ 5 ) mod ; 4 1 ) = ( ( -u 1 ^ 5 ) mod ; 4 1 ) )
30	22, 27, 28, 29	mp3an 1424	. . . 4 |- ( ( ( 3 ^ 4 ) ^ 5 ) mod ; 4 1 ) = ( ( -u 1 ^ 5 ) mod ; 4 1 )
31		3p2e5 11160	. . . . . . . 8 |- ( 3 + 2 ) = 5
32	31	eqcomi 2631	. . . . . . 7 |- 5 = ( 3 + 2 )
33	32	oveq2i 6661	. . . . . 6 |- ( -u 1 ^ 5 ) = ( -u 1 ^ ( 3 + 2 ) )
34		2z 11409	. . . . . . . 8 |- 2 e. ZZ
35		m1expaddsub 17918	. . . . . . . 8 |- ( ( 3 e. ZZ /\ 2 e. ZZ ) -> ( -u 1 ^ ( 3 - 2 ) ) = ( -u 1 ^ ( 3 + 2 ) ) )
36	18, 34, 35	mp2an 708	. . . . . . 7 |- ( -u 1 ^ ( 3 - 2 ) ) = ( -u 1 ^ ( 3 + 2 ) )
37	36	eqcomi 2631	. . . . . 6 |- ( -u 1 ^ ( 3 + 2 ) ) = ( -u 1 ^ ( 3 - 2 ) )
38		2cn 11091	. . . . . . . . 9 |- 2 e. CC
39		ax-1cn 9994	. . . . . . . . 9 |- 1 e. CC
40		2p1e3 11151	. . . . . . . . 9 |- ( 2 + 1 ) = 3
41	11, 38, 39, 40	subaddrii 10370	. . . . . . . 8 |- ( 3 - 2 ) = 1
42	41	oveq2i 6661	. . . . . . 7 |- ( -u 1 ^ ( 3 - 2 ) ) = ( -u 1 ^ 1 )
43		neg1cn 11124	. . . . . . . 8 |- -u 1 e. CC
44		exp1 12866	. . . . . . . 8 |- ( -u 1 e. CC -> ( -u 1 ^ 1 ) = -u 1 )
45	43, 44	ax-mp 5	. . . . . . 7 |- ( -u 1 ^ 1 ) = -u 1
46	42, 45	eqtri 2644	. . . . . 6 |- ( -u 1 ^ ( 3 - 2 ) ) = -u 1
47	33, 37, 46	3eqtri 2648	. . . . 5 |- ( -u 1 ^ 5 ) = -u 1
48	47	oveq1i 6660	. . . 4 |- ( ( -u 1 ^ 5 ) mod ; 4 1 ) = ( -u 1 mod ; 4 1 )
49	17, 30, 48	3eqtri 2648	. . 3 |- ( ( 3 ^; 2 0 ) mod ; 4 1 ) = ( -u 1 mod ; 4 1 )
50	1	oveq2i 6661	. . 3 |- ( ( 3 ^; 2 0 ) mod P ) = ( ( 3 ^; 2 0 ) mod ; 4 1 )
51	1	oveq2i 6661	. . 3 |- ( -u 1 mod P ) = ( -u 1 mod ; 4 1 )
52	49, 50, 51	3eqtr4i 2654	. 2 |- ( ( 3 ^; 2 0 ) mod P ) = ( -u 1 mod P )
53	4, 52	eqtri 2644	1 |- ( ( 3 ^ ( ( P - 1 ) / 2 ) ) mod P ) = ( -u 1 mod P )

Syntax hints:   /\ wa 384   = wceq 1483   e. wcel 1990  (class class class)co 6650   CCcc 9934   0cc0 9936   1c1 9937   + caddc 9939   x. cmul 9941   - cmin 10266   -ucneg 10267   / cdiv 10684   NNcn 11020   2c2 11070   3c3 11071   4c4 11072   5c5 11073   NN0cn0 11292   ZZcz 11377  ;cdc 11493   RR+crp 11832   mod cmo 12668   ^cexp 12860

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-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-pre-sup 10014

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-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-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  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-rp 11833  df-fl 12593  df-mod 12669  df-seq 12802  df-exp 12861

This theorem is referenced by:  41prothprm  41536