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Theorem lighneallem4 41527
Description: Lemma 3 for lighneal 41528. (Contributed by AV, 16-Aug-2021.)
Assertion
Ref Expression
lighneallem4  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  2  ||  N  /\  -.  2  ||  M )  /\  ( ( 2 ^ N )  - 
1 )  =  ( P ^ M ) )  ->  M  = 
1 )

Proof of Theorem lighneallem4
Dummy variables  k  n are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2cnd 11093 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  2  e.  CC )
2 nnnn0 11299 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  NN0 )
31, 2expcld 13008 . . . . . . . . 9  |-  ( N  e.  NN  ->  (
2 ^ N )  e.  CC )
433ad2ant3 1084 . . . . . . . 8  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( 2 ^ N )  e.  CC )
5 1cnd 10056 . . . . . . . 8  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  1  e.  CC )
6 eldifi 3732 . . . . . . . . . . 11  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  P  e.  Prime )
7 prmnn 15388 . . . . . . . . . . 11  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
8 nncn 11028 . . . . . . . . . . 11  |-  ( P  e.  NN  ->  P  e.  CC )
96, 7, 83syl 18 . . . . . . . . . 10  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  P  e.  CC )
1093ad2ant1 1082 . . . . . . . . 9  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  P  e.  CC )
11 nnnn0 11299 . . . . . . . . . 10  |-  ( M  e.  NN  ->  M  e.  NN0 )
12113ad2ant2 1083 . . . . . . . . 9  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  M  e.  NN0 )
1310, 12expcld 13008 . . . . . . . 8  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( P ^ M )  e.  CC )
144, 5, 133jca 1242 . . . . . . 7  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( ( 2 ^ N )  e.  CC  /\  1  e.  CC  /\  ( P ^ M )  e.  CC ) )
1514adantr 481 . . . . . 6  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( ( 2 ^ N )  e.  CC  /\  1  e.  CC  /\  ( P ^ M )  e.  CC ) )
16 subadd2 10285 . . . . . 6  |-  ( ( ( 2 ^ N
)  e.  CC  /\  1  e.  CC  /\  ( P ^ M )  e.  CC )  ->  (
( ( 2 ^ N )  -  1 )  =  ( P ^ M )  <->  ( ( P ^ M )  +  1 )  =  ( 2 ^ N ) ) )
1715, 16syl 17 . . . . 5  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( ( ( 2 ^ N )  - 
1 )  =  ( P ^ M )  <-> 
( ( P ^ M )  +  1 )  =  ( 2 ^ N ) ) )
1810adantr 481 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  ->  P  e.  CC )
19 simpl2 1065 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  ->  M  e.  NN )
20 simpr 477 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  ->  -.  2  ||  M )
2118, 19, 20oddpwp1fsum 15115 . . . . . . 7  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( ( P ^ M )  +  1 )  =  ( ( P  +  1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) ) ) )
2221eqeq1d 2624 . . . . . 6  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( ( ( P ^ M )  +  1 )  =  ( 2 ^ N )  <-> 
( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  =  ( 2 ^ N ) ) )
23 peano2nn 11032 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( P  e.  NN  ->  ( P  +  1 )  e.  NN )
2423nnzd 11481 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( P  e.  NN  ->  ( P  +  1 )  e.  ZZ )
256, 7, 243syl 18 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  -> 
( P  +  1 )  e.  ZZ )
26253ad2ant1 1082 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( P  + 
1 )  e.  ZZ )
27 fzfid 12772 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( 0 ... ( M  -  1 ) )  e.  Fin )
28 neg1z 11413 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  -u 1  e.  ZZ
2928a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  -u 1  e.  ZZ )
30 elfznn0 12433 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) )  ->  k  e.  NN0 )
31 zexpcl 12875 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
-u 1  e.  ZZ  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  ZZ )
3229, 30, 31syl2an 494 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) )  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  ZZ )
33 nnz 11399 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( P  e.  NN  ->  P  e.  ZZ )
346, 7, 333syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  P  e.  ZZ )
35343ad2ant1 1082 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  P  e.  ZZ )
36 zexpcl 12875 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( P  e.  ZZ  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( P ^ k
)  e.  ZZ )
3735, 30, 36syl2an 494 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) )  ->  ( P ^ k )  e.  ZZ )
3832, 37zmulcld 11488 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ k
)  x.  ( P ^ k ) )  e.  ZZ )
3927, 38fsumzcl 14466 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  e.  ZZ )
4026, 39jca 554 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( ( P  +  1 )  e.  ZZ  /\  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  e.  ZZ ) )
4140ad2antrr 762 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  /\  ( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  =  ( 2 ^ N ) )  ->  ( ( P  +  1 )  e.  ZZ  /\  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  e.  ZZ ) )
42 dvdsmul2 15004 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( P  +  1 )  e.  ZZ  /\  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  e.  ZZ )  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) 
||  ( ( P  +  1 )  x. 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) ) ) )
4341, 42syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  /\  ( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  =  ( 2 ^ N ) )  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  ||  (
( P  +  1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) ) ) )
44 breq2 4657 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( P  +  1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) ) )  =  ( 2 ^ N )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) 
||  ( ( P  +  1 )  x. 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) ) )  <->  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  ||  ( 2 ^ N
) ) )
4544adantl 482 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  /\  ( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  =  ( 2 ^ N ) )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  ||  ( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  <->  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  ||  (
2 ^ N ) ) )
46 2a1 28 . . . . . . . . . . 11  |-  ( M  =  1  ->  (
( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  ||  (
2 ^ N )  ->  M  =  1 ) ) )
47 2prm 15405 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  2  e.  Prime
48 prmuz2 15408 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
496, 48syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
50493ad2ant1 1082 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  P  e.  (
ZZ>= `  2 ) )
5150adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
52 df-ne 2795 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( M  =/=  1  <->  -.  M  =  1 )
53 eluz2b3 11762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( M  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( M  e.  NN  /\  M  =/=  1 ) )
5453simplbi2 655 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( M  e.  NN  ->  ( M  =/=  1  ->  M  e.  ( ZZ>= `  2 )
) )
5552, 54syl5bir 233 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( M  e.  NN  ->  ( -.  M  =  1  ->  M  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) ) )
56553ad2ant2 1083 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( -.  M  =  1  ->  M  e.  ( ZZ>= `  2 )
) )
5756com12 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( -.  M  =  1  -> 
( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  M  e.  ( ZZ>= `  2 )
) )
5857adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M )  ->  (
( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  M  e.  ( ZZ>= `  2 )
) )
5958impcom 446 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  M  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
60 simprr 796 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  -.  2  ||  M )
61 lighneallem4b 41526 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( P  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  M  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  -.  2  ||  M
)  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
6251, 59, 60, 61syl3anc 1326 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
6323ad2ant3 1084 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  N  e.  NN0 )
6463adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  N  e.  NN0 )
65 dvdsprmpweqnn 15589 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( 2  e.  Prime  /\  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  e.  ( ZZ>= `  2
)  /\  N  e.  NN0 )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) 
||  ( 2 ^ N )  ->  E. n  e.  NN  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  =  ( 2 ^ n ) ) )
6647, 62, 64, 65mp3an2i 1429 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) 
||  ( 2 ^ N )  ->  E. n  e.  NN  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  =  ( 2 ^ n ) ) )
67 2z 11409 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  2  e.  ZZ
6867a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  2  e.  ZZ )
69 iddvdsexp 15005 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( 2  e.  ZZ  /\  n  e.  NN )  ->  2  ||  ( 2 ^ n ) )
7068, 69sylan 488 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  2  ||  ( 2 ^ n
) )
71 breq2 4657 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  =  ( 2 ^ n )  ->  (
2  ||  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  <->  2  ||  ( 2 ^ n
) ) )
7271adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  /\  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  =  ( 2 ^ n ) )  -> 
( 2  ||  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  <->  2  ||  ( 2 ^ n
) ) )
73 fzfid 12772 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  (
0 ... ( M  - 
1 ) )  e. 
Fin )
7428a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( P  e.  NN  ->  -u 1  e.  ZZ )
7574, 31sylan 488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( P  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( -u 1 ^ k
)  e.  ZZ )
76 nnnn0 11299 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( P  e.  NN  ->  P  e.  NN0 )
7776adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( P  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  ->  P  e.  NN0 )
78 simpr 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( P  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
k  e.  NN0 )
7977, 78nn0expcld 13031 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( P  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( P ^ k
)  e.  NN0 )
8079nn0zd 11480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( P  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( P ^ k
)  e.  ZZ )
8175, 80zmulcld 11488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( P  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  e.  ZZ )
8281ex 450 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( P  e.  NN  ->  (
k  e.  NN0  ->  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  e.  ZZ ) )
836, 7, 823syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  -> 
( k  e.  NN0  ->  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  e.  ZZ ) )
84833ad2ant1 1082 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( k  e. 
NN0  ->  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  e.  ZZ ) )
8584ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  (
k  e.  NN0  ->  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  e.  ZZ ) )
8685, 30impel 485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  /\  k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) )  ->  (
( -u 1 ^ k
)  x.  ( P ^ k ) )  e.  ZZ )
87 nn0z 11400 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( k  e.  NN0  ->  k  e.  ZZ )
88 m1expcl2 12882 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( k  e.  ZZ  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  { -u 1 ,  1 } )
8987, 88syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( -u
1 ^ k )  e.  { -u 1 ,  1 } )
90 ovex 6678 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( -u
1 ^ k )  e.  _V
9190elpr 4198 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( (
-u 1 ^ k
)  e.  { -u
1 ,  1 }  <-> 
( ( -u 1 ^ k )  = 
-u 1  \/  ( -u 1 ^ k )  =  1 ) )
92 n2dvdsm1 15105 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  -.  2  ||  -u 1
93 breq2 4657 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( (
-u 1 ^ k
)  =  -u 1  ->  ( 2  ||  ( -u 1 ^ k )  <->  2  ||  -u 1
) )
9492, 93mtbiri 317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( (
-u 1 ^ k
)  =  -u 1  ->  -.  2  ||  ( -u 1 ^ k ) )
95 n2dvds1 15104 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  -.  2  ||  1
96 breq2 4657 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( (
-u 1 ^ k
)  =  1  -> 
( 2  ||  ( -u 1 ^ k )  <->  2  ||  1 ) )
9795, 96mtbiri 317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( (
-u 1 ^ k
)  =  1  ->  -.  2  ||  ( -u
1 ^ k ) )
9894, 97jaoi 394 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( ( -u 1 ^ k )  =  -u
1  \/  ( -u
1 ^ k )  =  1 )  ->  -.  2  ||  ( -u
1 ^ k ) )
9998a1d 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( ( -u 1 ^ k )  =  -u
1  \/  ( -u
1 ^ k )  =  1 )  -> 
( k  e.  NN0  ->  -.  2  ||  ( -u 1 ^ k ) ) )
10091, 99sylbi 207 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( (
-u 1 ^ k
)  e.  { -u
1 ,  1 }  ->  ( k  e. 
NN0  ->  -.  2  ||  ( -u 1 ^ k
) ) )
10189, 100mpcom 38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( k  e.  NN0  ->  -.  2  ||  ( -u 1 ^ k ) )
102101adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  -.  2  ||  ( -u 1 ^ k
) )
103 elnn0 11294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( k  e.  NN0  <->  ( k  e.  NN  \/  k  =  0 ) )
104 oddn2prm 15517 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  -.  2  ||  P )
105104adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN )  ->  -.  2  ||  P )
106 simpr 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN )  ->  k  e.  NN )
107 prmdvdsexp 15427 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( 2  e.  Prime  /\  P  e.  ZZ  /\  k  e.  NN )  ->  (
2  ||  ( P ^ k )  <->  2  ||  P ) )
10847, 34, 106, 107mp3an2ani 1431 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN )  ->  ( 2  ||  ( P ^ k )  <->  2  ||  P ) )
109105, 108mtbird 315 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN )  ->  -.  2  ||  ( P ^ k ) )
110109expcom 451 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( k  e.  NN  ->  ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  ->  -.  2  ||  ( P ^ k ) ) )
111 oveq2 6658 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36  |-  ( k  =  0  ->  ( P ^ k )  =  ( P ^ 0 ) )
112111adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35  |-  ( ( k  =  0  /\  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )  ->  ( P ^ k )  =  ( P ^ 0 ) )
1139adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36  |-  ( ( k  =  0  /\  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )  ->  P  e.  CC )
114113exp0d 13002 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35  |-  ( ( k  =  0  /\  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )  ->  ( P ^ 0 )  =  1 )
115112, 114eqtrd 2656 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34  |-  ( ( k  =  0  /\  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )  ->  ( P ^ k )  =  1 )
116115breq2d 4665 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33  |-  ( ( k  =  0  /\  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )  ->  ( 2 
||  ( P ^
k )  <->  2  ||  1 ) )
11795, 116mtbiri 317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32  |-  ( ( k  =  0  /\  P  e.  ( Prime  \  { 2 } ) )  ->  -.  2  ||  ( P ^ k
) )
118117ex 450 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( k  =  0  ->  ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  ->  -.  2  ||  ( P ^ k ) ) )
119110, 118jaoi 394 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( k  e.  NN  \/  k  =  0 )  ->  ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  ->  -.  2  ||  ( P ^
k ) ) )
120103, 119sylbi 207 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  -.  2  ||  ( P ^ k ) ) )
121120impcom 446 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  -.  2  ||  ( P ^ k ) )
122 ioran 511 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( -.  ( 2  ||  ( -u 1 ^ k )  \/  2  ||  ( P ^ k ) )  <-> 
( -.  2  ||  ( -u 1 ^ k
)  /\  -.  2  ||  ( P ^ k
) ) )
123102, 121, 122sylanbrc 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  -.  ( 2 
||  ( -u 1 ^ k )  \/  2  ||  ( P ^ k ) ) )
12428, 31mpan 706 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( -u
1 ^ k )  e.  ZZ )
125124adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( -u 1 ^ k )  e.  ZZ )
1266, 7, 763syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  ->  P  e.  NN0 )
127126adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  P  e.  NN0 )
128 simpr 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  k  e.  NN0 )
129127, 128nn0expcld 13031 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( P ^
k )  e.  NN0 )
130129nn0zd 11480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( P ^
k )  e.  ZZ )
131 euclemma 15425 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( 2  e.  Prime  /\  ( -u 1 ^ k )  e.  ZZ  /\  ( P ^ k )  e.  ZZ )  ->  (
2  ||  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  <->  ( 2 
||  ( -u 1 ^ k )  \/  2  ||  ( P ^ k ) ) ) )
13247, 125, 130, 131mp3an2i 1429 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  ( 2  ||  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  <->  ( 2 
||  ( -u 1 ^ k )  \/  2  ||  ( P ^ k ) ) ) )
133123, 132mtbird 315 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  k  e.  NN0 )  ->  -.  2  ||  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) ) )
134133ex 450 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  -> 
( k  e.  NN0  ->  -.  2  ||  (
( -u 1 ^ k
)  x.  ( P ^ k ) ) ) )
1351343ad2ant1 1082 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( k  e. 
NN0  ->  -.  2  ||  ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) ) ) )
136135ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  (
k  e.  NN0  ->  -.  2  ||  ( (
-u 1 ^ k
)  x.  ( P ^ k ) ) ) )
137136, 30impel 485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  /\  k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) )  ->  -.  2  ||  ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) ) )
138 nnm1nn0 11334 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( M  e.  NN  ->  ( M  -  1 )  e.  NN0 )
139 hashfz0 13219 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( ( M  -  1 )  e.  NN0  ->  ( # `  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) )  =  ( ( M  -  1 )  +  1 ) )
140138, 139syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( M  e.  NN  ->  ( # `
 ( 0 ... ( M  -  1 ) ) )  =  ( ( M  - 
1 )  +  1 ) )
141 nncn 11028 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( M  e.  NN  ->  M  e.  CC )
142 npcan1 10455 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31  |-  ( M  e.  CC  ->  (
( M  -  1 )  +  1 )  =  M )
143141, 142syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30  |-  ( M  e.  NN  ->  (
( M  -  1 )  +  1 )  =  M )
144140, 143eqtr2d 2657 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29  |-  ( M  e.  NN  ->  M  =  ( # `  (
0 ... ( M  - 
1 ) ) ) )
1451443ad2ant2 1083 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  M  =  (
# `  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ) )
146145adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  M  =  1 )  ->  M  =  (
# `  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ) )
147146breq2d 4665 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  M  =  1 )  ->  ( 2  ||  M 
<->  2  ||  ( # `  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ) ) )
148147notbid 308 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  M  =  1 )  ->  ( -.  2  ||  M  <->  -.  2  ||  ( # `  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ) ) )
149148biimpd 219 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  M  =  1 )  ->  ( -.  2  ||  M  ->  -.  2  ||  ( # `  (
0 ... ( M  - 
1 ) ) ) ) )
150149impr 649 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  -.  2  ||  ( # `  (
0 ... ( M  - 
1 ) ) ) )
151150adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  -.  2  ||  ( # `  (
0 ... ( M  - 
1 ) ) ) )
15273, 86, 137, 151oddsumodd 15113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  -.  2  ||  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) ) )
153152pm2.21d 118 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  (
2  ||  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  ->  M  =  1 ) )
154153adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  /\  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  =  ( 2 ^ n ) )  -> 
( 2  ||  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  ->  M  =  1 ) )
15572, 154sylbird 250 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  /\  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  =  ( 2 ^ n ) )  -> 
( 2  ||  (
2 ^ n )  ->  M  =  1 ) )
156155ex 450 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  =  ( 2 ^ n )  ->  (
2  ||  ( 2 ^ n )  ->  M  =  1 ) ) )
15770, 156mpid 44 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  /\  n  e.  NN )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  =  ( 2 ^ n )  ->  M  =  1 ) )
158157rexlimdva 3031 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  ( E. n  e.  NN  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) )  =  ( 2 ^ n )  ->  M  =  1 ) )
15966, 158syld 47 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  M  =  1  /\  -.  2  ||  M
) )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) 
||  ( 2 ^ N )  ->  M  =  1 ) )
160159exp32 631 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( -.  M  =  1  ->  ( -.  2  ||  M  -> 
( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  ||  (
2 ^ N )  ->  M  =  1 ) ) ) )
161160com12 32 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( -.  M  =  1  -> 
( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( -.  2  ||  M  -> 
( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  ||  (
2 ^ N )  ->  M  =  1 ) ) ) )
162161impd 447 . . . . . . . . . . 11  |-  ( -.  M  =  1  -> 
( ( ( P  e.  ( Prime  \  {
2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  ||  (
2 ^ N )  ->  M  =  1 ) ) )
16346, 162pm2.61i 176 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) )  ||  (
2 ^ N )  ->  M  =  1 ) )
164163adantr 481 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  /\  ( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  =  ( 2 ^ N ) )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  ||  ( 2 ^ N
)  ->  M  = 
1 ) )
16545, 164sylbid 230 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  /\  ( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  =  ( 2 ^ N ) )  ->  ( sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u
1 ^ k )  x.  ( P ^
k ) )  ||  ( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  ->  M  = 
1 ) )
16643, 165mpd 15 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  /\  ( ( P  + 
1 )  x.  sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  - 
1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k ) ) )  =  ( 2 ^ N ) )  ->  M  =  1 )
167166ex 450 . . . . . 6  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( ( ( P  +  1 )  x. 
sum_ k  e.  ( 0 ... ( M  -  1 ) ) ( ( -u 1 ^ k )  x.  ( P ^ k
) ) )  =  ( 2 ^ N
)  ->  M  = 
1 ) )
16822, 167sylbid 230 . . . . 5  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( ( ( P ^ M )  +  1 )  =  ( 2 ^ N )  ->  M  =  1 ) )
16917, 168sylbid 230 . . . 4  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  -.  2  ||  M )  -> 
( ( ( 2 ^ N )  - 
1 )  =  ( P ^ M )  ->  M  =  1 ) )
170169ex 450 . . 3  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( -.  2  ||  M  ->  ( ( ( 2 ^ N
)  -  1 )  =  ( P ^ M )  ->  M  =  1 ) ) )
171170adantld 483 . 2  |-  ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( ( -.  2  ||  N  /\  -.  2  ||  M )  ->  ( ( ( 2 ^ N )  -  1 )  =  ( P ^ M
)  ->  M  = 
1 ) ) )
1721713imp 1256 1  |-  ( ( ( P  e.  ( Prime  \  { 2 } )  /\  M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  /\  ( -.  2  ||  N  /\  -.  2  ||  M )  /\  ( ( 2 ^ N )  - 
1 )  =  ( P ^ M ) )  ->  M  = 
1 )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 196    \/ wo 383    /\ wa 384    /\ w3a 1037    = wceq 1483    e. wcel 1990    =/= wne 2794   E.wrex 2913    \ cdif 3571   {csn 4177   {cpr 4179   class class class wbr 4653   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   CCcc 9934   0cc0 9936   1c1 9937    + caddc 9939    x. cmul 9941    - cmin 10266   -ucneg 10267   NNcn 11020   2c2 11070   NN0cn0 11292   ZZcz 11377   ZZ>=cuz 11687   ...cfz 12326   ^cexp 12860   #chash 13117   sum_csu 14416    || 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-cda 8990  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-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-q 11789  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-sum 14417  df-dvds 14984  df-gcd 15217  df-prm 15386  df-pc 15542
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