MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lgslem4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lgslem4 25025
Description: The function 𝐹 is closed in integers with absolute value less than 1 (namely {-1, 0, 1}, see zabsle1 25021). (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
lgslem2.z 𝑍 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1}
Assertion
Ref Expression
lgslem4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
Distinct variable group:   𝑥,𝐴
Allowed substitution hints:   𝑃(𝑥)   𝑍(𝑥)

Proof of Theorem lgslem4
StepHypRef Expression
1 simpll 790 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 𝐴 ∈ ℤ)
2 oddprm 15515 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ)
32ad2antlr 763 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ)
43nnnn0d 11351 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ0)
5 zexpcl 12875 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ0) → (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℤ)
61, 4, 5syl2anc 693 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℤ)
76zred 11482 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℝ)
8 0red 10041 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 0 ∈ ℝ)
9 1red 10055 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 1 ∈ ℝ)
10 eldifi 3732 . . . . . . . . . . . 12 (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℙ)
1110ad2antlr 763 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
12 prmuz2 15408 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ‘2))
1311, 12syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ (ℤ‘2))
14 eluz2b2 11761 . . . . . . . . . 10 (𝑃 ∈ (ℤ‘2) ↔ (𝑃 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑃))
1513, 14sylib 208 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (𝑃 ∈ ℕ ∧ 1 < 𝑃))
1615simpld 475 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℕ)
1716nnrpd 11870 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℝ+)
18 0zd 11389 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 0 ∈ ℤ)
19 simpr 477 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 𝑃𝐴)
20 dvdsval3 14987 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃𝐴 ↔ (𝐴 mod 𝑃) = 0))
2116, 1, 20syl2anc 693 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (𝑃𝐴 ↔ (𝐴 mod 𝑃) = 0))
2219, 21mpbid 222 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (𝐴 mod 𝑃) = 0)
23 0mod 12701 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ ℝ+ → (0 mod 𝑃) = 0)
2417, 23syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (0 mod 𝑃) = 0)
2522, 24eqtr4d 2659 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (𝐴 mod 𝑃) = (0 mod 𝑃))
26 modexp 12999 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) ∧ (((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ0𝑃 ∈ ℝ+) ∧ (𝐴 mod 𝑃) = (0 mod 𝑃)) → ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) mod 𝑃) = ((0↑((𝑃 − 1) / 2)) mod 𝑃))
271, 18, 4, 17, 25, 26syl221anc 1337 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) mod 𝑃) = ((0↑((𝑃 − 1) / 2)) mod 𝑃))
2830expd 13024 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (0↑((𝑃 − 1) / 2)) = 0)
2928oveq1d 6665 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → ((0↑((𝑃 − 1) / 2)) mod 𝑃) = (0 mod 𝑃))
3027, 29eqtrd 2656 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) mod 𝑃) = (0 mod 𝑃))
31 modadd1 12707 . . . . . . 7 ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) ∧ (1 ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) ∧ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) mod 𝑃) = (0 mod 𝑃)) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = ((0 + 1) mod 𝑃))
327, 8, 9, 17, 30, 31syl221anc 1337 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = ((0 + 1) mod 𝑃))
33 0p1e1 11132 . . . . . . 7 (0 + 1) = 1
3433oveq1i 6660 . . . . . 6 ((0 + 1) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃)
3532, 34syl6eq 2672 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃))
3616nnred 11035 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 𝑃 ∈ ℝ)
3715simprd 479 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → 1 < 𝑃)
38 1mod 12702 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ ℝ ∧ 1 < 𝑃) → (1 mod 𝑃) = 1)
3936, 37, 38syl2anc 693 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (1 mod 𝑃) = 1)
4035, 39eqtrd 2656 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 1)
4140oveq1d 6665 . . 3 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) = (1 − 1))
42 1m1e0 11089 . . . 4 (1 − 1) = 0
43 lgslem2.z . . . . . 6 𝑍 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1}
4443lgslem2 25023 . . . . 5 (-1 ∈ 𝑍 ∧ 0 ∈ 𝑍 ∧ 1 ∈ 𝑍)
4544simp2i 1071 . . . 4 0 ∈ 𝑍
4642, 45eqeltri 2697 . . 3 (1 − 1) ∈ 𝑍
4741, 46syl6eqel 2709 . 2 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ 𝑃𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
48 lgslem1 25022 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ {0, 2})
49 elpri 4197 . . . 4 ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ {0, 2} → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 ∨ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2))
50 oveq1 6657 . . . . . 6 ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) = (0 − 1))
51 df-neg 10269 . . . . . . 7 -1 = (0 − 1)
5244simp1i 1070 . . . . . . 7 -1 ∈ 𝑍
5351, 52eqeltrri 2698 . . . . . 6 (0 − 1) ∈ 𝑍
5450, 53syl6eqel 2709 . . . . 5 ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
55 oveq1 6657 . . . . . 6 ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) = (2 − 1))
56 2m1e1 11135 . . . . . . 7 (2 − 1) = 1
5744simp3i 1072 . . . . . . 7 1 ∈ 𝑍
5856, 57eqeltri 2697 . . . . . 6 (2 − 1) ∈ 𝑍
5955, 58syl6eqel 2709 . . . . 5 ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
6054, 59jaoi 394 . . . 4 (((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 ∨ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
6148, 49, 603syl 18 . . 3 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
62613expa 1265 . 2 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
6347, 62pm2.61dan 832 1 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) − 1) ∈ 𝑍)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 383  wa 384  w3a 1037   = wceq 1483  wcel 1990  {crab 2916  cdif 3571  {csn 4177  {cpr 4179   class class class wbr 4653  cfv 5888  (class class class)co 6650  cr 9935  0cc0 9936  1c1 9937   + caddc 9939   < clt 10074  cle 10075  cmin 10266  -cneg 10267   / cdiv 10684  cn 11020  2c2 11070  0cn0 11292  cz 11377  cuz 11687  +crp 11832   mod cmo 12668  cexp 12860  abscabs 13974  cdvds 14983  cprime 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-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-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-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-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-map 7859  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-sup 8348  df-inf 8349  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-n0 11293  df-xnn0 11364  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-dvds 14984  df-gcd 15217  df-prm 15386  df-phi 15471
This theorem is referenced by:  lgsfcl2  25028
  Copyright terms: Public domain W3C validator