MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  gausslemma2dlem5 Structured version   Visualization version   Unicode version

Theorem gausslemma2dlem5 25096
Description: Lemma 5 for gausslemma2d 25099. (Contributed by AV, 9-Jul-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
gausslemma2d.p  |-  ( ph  ->  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
gausslemma2d.h  |-  H  =  ( ( P  - 
1 )  /  2
)
gausslemma2d.r  |-  R  =  ( x  e.  ( 1 ... H ) 
|->  if ( ( x  x.  2 )  < 
( P  /  2
) ,  ( x  x.  2 ) ,  ( P  -  (
x  x.  2 ) ) ) )
gausslemma2d.m  |-  M  =  ( |_ `  ( P  /  4 ) )
gausslemma2d.n  |-  N  =  ( H  -  M
)
Assertion
Ref Expression
gausslemma2dlem5  |-  ( ph  ->  ( prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( R `  k
)  mod  P )  =  ( ( (
-u 1 ^ N
)  x.  prod_ k  e.  ( ( M  + 
1 ) ... H
) ( k  x.  2 ) )  mod 
P ) )
Distinct variable groups:    x, H    x, P    ph, x    k, H    R, k    ph, k    x, M, k    P, k
Allowed substitution hints:    R( x)    N( x, k)

Proof of Theorem gausslemma2dlem5
StepHypRef Expression
1 gausslemma2d.p . . 3  |-  ( ph  ->  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )
2 gausslemma2d.h . . 3  |-  H  =  ( ( P  - 
1 )  /  2
)
3 gausslemma2d.r . . 3  |-  R  =  ( x  e.  ( 1 ... H ) 
|->  if ( ( x  x.  2 )  < 
( P  /  2
) ,  ( x  x.  2 ) ,  ( P  -  (
x  x.  2 ) ) ) )
4 gausslemma2d.m . . 3  |-  M  =  ( |_ `  ( P  /  4 ) )
51, 2, 3, 4gausslemma2dlem5a 25095 . 2  |-  ( ph  ->  ( prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( R `  k
)  mod  P )  =  ( prod_ k  e.  ( ( M  + 
1 ) ... H
) ( -u 1  x.  ( k  x.  2 ) )  mod  P
) )
6 fzfi 12771 . . . . . 6  |-  ( ( M  +  1 ) ... H )  e. 
Fin
76a1i 11 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( M  + 
1 ) ... H
)  e.  Fin )
8 neg1cn 11124 . . . . . 6  |-  -u 1  e.  CC
98a1i 11 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ( M  + 
1 ) ... H
) )  ->  -u 1  e.  CC )
10 elfzelz 12342 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H )  ->  k  e.  ZZ )
11 2z 11409 . . . . . . . . 9  |-  2  e.  ZZ
1211a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H )  ->  2  e.  ZZ )
1310, 12zmulcld 11488 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H )  ->  (
k  x.  2 )  e.  ZZ )
1413zcnd 11483 . . . . . 6  |-  ( k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H )  ->  (
k  x.  2 )  e.  CC )
1514adantl 482 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( ( M  + 
1 ) ... H
) )  ->  (
k  x.  2 )  e.  CC )
167, 9, 15fprodmul 14690 . . . 4  |-  ( ph  ->  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( -u 1  x.  ( k  x.  2 ) )  =  (
prod_ k  e.  (
( M  +  1 ) ... H )
-u 1  x.  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( k  x.  2 ) ) )
176, 8pm3.2i 471 . . . . . . 7  |-  ( ( ( M  +  1 ) ... H )  e.  Fin  /\  -u 1  e.  CC )
18 fprodconst 14708 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( M  + 
1 ) ... H
)  e.  Fin  /\  -u 1  e.  CC )  ->  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H )
-u 1  =  (
-u 1 ^ ( # `
 ( ( M  +  1 ) ... H ) ) ) )
1917, 18mp1i 13 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H )
-u 1  =  (
-u 1 ^ ( # `
 ( ( M  +  1 ) ... H ) ) ) )
20 nnoddn2prm 15516 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  -> 
( P  e.  NN  /\ 
-.  2  ||  P
) )
21 nnre 11027 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( P  e.  NN  ->  P  e.  RR )
2221adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( P  e.  NN  /\  -.  2  ||  P )  ->  P  e.  RR )
231, 20, 223syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  P  e.  RR )
24 4re 11097 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  4  e.  RR
2524a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  4  e.  RR )
26 4ne0 11117 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  4  =/=  0
2726a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  4  =/=  0 )
2823, 25, 27redivcld 10853 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( P  /  4
)  e.  RR )
2928flcld 12599 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( |_ `  ( P  /  4 ) )  e.  ZZ )
304, 29syl5eqel 2705 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
3130peano2zd 11485 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( M  +  1 )  e.  ZZ )
32 nnz 11399 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( P  e.  NN  ->  P  e.  ZZ )
33 oddm1d2 15084 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( P  e.  ZZ  ->  ( -.  2  ||  P  <->  ( ( P  -  1 )  /  2 )  e.  ZZ ) )
3432, 33syl 17 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( P  e.  NN  ->  ( -.  2  ||  P  <->  ( ( P  -  1 )  /  2 )  e.  ZZ ) )
3534biimpa 501 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( P  e.  NN  /\  -.  2  ||  P )  ->  ( ( P  -  1 )  / 
2 )  e.  ZZ )
361, 20, 353syl 18 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( P  - 
1 )  /  2
)  e.  ZZ )
372, 36syl5eqel 2705 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  H  e.  ZZ )
381, 4, 2gausslemma2dlem0f 25086 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( M  +  1 )  <_  H )
39 eluz2 11693 . . . . . . . . . 10  |-  ( H  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  1 ) )  <->  ( ( M  +  1 )  e.  ZZ  /\  H  e.  ZZ  /\  ( M  +  1 )  <_  H ) )
4031, 37, 38, 39syl3anbrc 1246 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  H  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  1
) ) )
41 hashfz 13214 . . . . . . . . 9  |-  ( H  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  1 ) )  ->  ( # `  (
( M  +  1 ) ... H ) )  =  ( ( H  -  ( M  +  1 ) )  +  1 ) )
4240, 41syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( # `  (
( M  +  1 ) ... H ) )  =  ( ( H  -  ( M  +  1 ) )  +  1 ) )
4337zcnd 11483 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  H  e.  CC )
4430zcnd 11483 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  M  e.  CC )
45 1cnd 10056 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  e.  CC )
4643, 44, 45nppcan2d 10418 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( H  -  ( M  +  1
) )  +  1 )  =  ( H  -  M ) )
47 gausslemma2d.n . . . . . . . . 9  |-  N  =  ( H  -  M
)
4846, 47syl6eqr 2674 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( H  -  ( M  +  1
) )  +  1 )  =  N )
4942, 48eqtrd 2656 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( # `  (
( M  +  1 ) ... H ) )  =  N )
5049oveq2d 6666 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( -u 1 ^ ( # `  (
( M  +  1 ) ... H ) ) )  =  (
-u 1 ^ N
) )
5119, 50eqtrd 2656 . . . . 5  |-  ( ph  ->  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H )
-u 1  =  (
-u 1 ^ N
) )
5251oveq1d 6665 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H )
-u 1  x.  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( k  x.  2 ) )  =  ( ( -u
1 ^ N )  x.  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( k  x.  2 ) ) )
5316, 52eqtrd 2656 . . 3  |-  ( ph  ->  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( -u 1  x.  ( k  x.  2 ) )  =  ( ( -u 1 ^ N )  x.  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( k  x.  2 ) ) )
5453oveq1d 6665 . 2  |-  ( ph  ->  ( prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( -u 1  x.  ( k  x.  2 ) )  mod  P
)  =  ( ( ( -u 1 ^ N )  x.  prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( k  x.  2 ) )  mod  P ) )
555, 54eqtrd 2656 1  |-  ( ph  ->  ( prod_ k  e.  ( ( M  +  1 ) ... H ) ( R `  k
)  mod  P )  =  ( ( (
-u 1 ^ N
)  x.  prod_ k  e.  ( ( M  + 
1 ) ... H
) ( k  x.  2 ) )  mod 
P ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 196    /\ wa 384    = wceq 1483    e. wcel 1990    =/= wne 2794    \ cdif 3571   ifcif 4086   {csn 4177   class class class wbr 4653    |-> cmpt 4729   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   Fincfn 7955   CCcc 9934   RRcr 9935   0cc0 9936   1c1 9937    + caddc 9939    x. cmul 9941    < clt 10074    <_ cle 10075    - cmin 10266   -ucneg 10267    / cdiv 10684   NNcn 11020   2c2 11070   4c4 11072   ZZcz 11377   ZZ>=cuz 11687   ...cfz 12326   |_cfl 12591    mod cmo 12668   ^cexp 12860   #chash 13117   prod_cprod 14635    || cdvds 14983   Primecprime 15385
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-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  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-fal 1489  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-int 4476  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-se 5074  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-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-2o 7561  df-oadd 7564  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  df-oi 8415  df-card 8765  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-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-rp 11833  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-fl 12593  df-mod 12669  df-seq 12802  df-exp 12861  df-hash 13118  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-clim 14219  df-prod 14636  df-dvds 14984  df-prm 15386
This theorem is referenced by:  gausslemma2dlem6  25097
  Copyright terms: Public domain W3C validator