MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  4001lem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 4001lem3 15850
Description: Lemma for 4001prm 15852. Calculate a power mod. In decimal, we calculate 2↑1000 = 2↑800 · 2↑200≡2311 · 902 = 521𝑁 + 1 and finally 2↑(𝑁 − 1) = (2↑1000)↑4≡1↑4 = 1. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Mar-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 20-Apr-2015.) (Proof shortened by AV, 16-Sep-2021.)
Hypothesis
Ref Expression
4001prm.1 𝑁 = 4001
Assertion
Ref Expression
4001lem3 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)

Proof of Theorem 4001lem3
StepHypRef Expression
1 4001prm.1 . . 3 𝑁 = 4001
2 4nn0 11311 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 11307 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 11512 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 11512 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 11031 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 11518 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2697 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 11185 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 11309 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 11512 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 11512 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 11512 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 11388 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 11308 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 11516 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 11512 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 11512 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 11315 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 11512 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 11512 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 11312 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 11512 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 11512 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 11402 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 11310 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 11512 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 11512 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 11512 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 11316 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 11512 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 11512 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 15849 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 15848 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2622 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2622 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2622 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2622 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 11610 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 10211 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 11570 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 11570 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 11522 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2622 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 11304 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addid2i 10224 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2622 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 11100 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addid1i 10223 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 11522 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2644 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2697 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2622 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2622 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 11637 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 11098 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 11091 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 11181 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 10047 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 19, 55, 59decmul1 11585 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mulid2i 10043 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 6662 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addid1i 10223 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2644 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 11576 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 11304 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 10226 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 6660 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addid2i 10224 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2648 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 11568 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 6660 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addid2i 10224 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 11522 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2648 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 11568 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulid1i 10042 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 9994 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mulid2i 10043 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 6660 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 11134 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2644 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 11576 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 11568 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2622 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 11313 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 11512 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 11512 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2622 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2622 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2622 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 11304 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addid1i 10223 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 11154 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2697 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2622 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2622 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 11108 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 11663 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 10047 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 11581 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 11314 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 11157 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 11095 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 11664 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 10047 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 11535 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 11577 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mulid2i 10043 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 6662 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 11623 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2644 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 11577 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 6660 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 11624 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2644 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 11566 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 11304 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 10226 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 6660 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2648 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 11568 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 11177 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 11179 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 86, 123, 124decmul1 11585 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mulid2i 10043 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 10, 125, 126decmul1 11585 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 10, 127, 126decmul1 11585 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 11589 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2647 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 15772 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 11304 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2622 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2622 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 11520 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 10225 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 3, 135, 136decmul1 11585 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 3, 137, 136decmul1 11585 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 10047 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 11030 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 10225 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 6660 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addid2i 10224 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2647 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2647 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 15773 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 11304 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2622 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 3, 123, 136decmul1 11585 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 3, 149, 136decmul1 11585 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 3, 150, 136decmul1 11585 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 10047 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 11512 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 11304 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2622 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 11535 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2647 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 10298 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2647 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 15773 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1483  (class class class)co 6650  0cc0 9936  1c1 9937   + caddc 9939   · cmul 9941  cmin 10266  cn 11020  2c2 11070  3c3 11071  4c4 11072  5c5 11073  6c6 11074  7c7 11075  8c8 11076  9c9 11077  0cn0 11292  cdc 11493   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:  4001prm  15852
  Copyright terms: Public domain W3C validator