MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  gausslemma2dlem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gausslemma2dlem2 24999
Description: Lemma 2 for gausslemma2d 25006. (Contributed by AV, 4-Jul-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
gausslemma2d.p (𝜑𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}))
gausslemma2d.h 𝐻 = ((𝑃 − 1) / 2)
gausslemma2d.r 𝑅 = (𝑥 ∈ (1...𝐻) ↦ if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2))))
gausslemma2d.m 𝑀 = (⌊‘(𝑃 / 4))
Assertion
Ref Expression
gausslemma2dlem2 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (1...𝑀)(𝑅𝑘) = (𝑘 · 2))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐻   𝑥,𝑃   𝜑,𝑥   𝑘,𝐻   𝑅,𝑘   𝜑,𝑘   𝑥,𝑀   𝑥,𝑘
Allowed substitution hints:   𝑃(𝑘)   𝑅(𝑥)   𝑀(𝑘)

Proof of Theorem gausslemma2dlem2
StepHypRef Expression
1 gausslemma2d.r . . . 4 𝑅 = (𝑥 ∈ (1...𝐻) ↦ if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2))))
21a1i 11 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) → 𝑅 = (𝑥 ∈ (1...𝐻) ↦ if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2)))))
3 oveq1 6614 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑘 → (𝑥 · 2) = (𝑘 · 2))
43breq1d 4625 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑘 → ((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2) ↔ (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)))
53oveq2d 6623 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑘 → (𝑃 − (𝑥 · 2)) = (𝑃 − (𝑘 · 2)))
64, 3, 5ifbieq12d 4087 . . . . 5 (𝑥 = 𝑘 → if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2))) = if((𝑘 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑘 · 2), (𝑃 − (𝑘 · 2))))
76adantl 482 . . . 4 (((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2))) = if((𝑘 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑘 · 2), (𝑃 − (𝑘 · 2))))
8 elfz1b 12354 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ (1...𝑀) ↔ (𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑘𝑀))
9 nnre 10974 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℝ)
109adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℝ)
11 nnre 10974 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
1211adantl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℝ)
13 2re 11037 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℝ
14 2pos 11059 . . . . . . . . . . . . 13 0 < 2
1513, 14pm3.2i 471 . . . . . . . . . . . 12 (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)
1615a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2))
17 lemul1 10822 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → (𝑘𝑀 ↔ (𝑘 · 2) ≤ (𝑀 · 2)))
1810, 12, 16, 17syl3anc 1323 . . . . . . . . . 10 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑘𝑀 ↔ (𝑘 · 2) ≤ (𝑀 · 2)))
19 gausslemma2d.p . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}))
20 gausslemma2d.m . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑀 = (⌊‘(𝑃 / 4))
2119, 20gausslemma2dlem0e 24992 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀 · 2) < (𝑃 / 2))
2221adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝜑) → (𝑀 · 2) < (𝑃 / 2))
2313a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ)
249, 23remulcld 10017 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 · 2) ∈ ℝ)
2524adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑘 · 2) ∈ ℝ)
2613a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑀 ∈ ℕ → 2 ∈ ℝ)
2711, 26remulcld 10017 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀 · 2) ∈ ℝ)
2827adantl 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑀 · 2) ∈ ℝ)
2919gausslemma2dlem0a 24988 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
3029nnred 10982 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑃 ∈ ℝ)
3130rehalfcld 11226 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑃 / 2) ∈ ℝ)
32 lelttr 10075 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑘 · 2) ∈ ℝ ∧ (𝑀 · 2) ∈ ℝ ∧ (𝑃 / 2) ∈ ℝ) → (((𝑘 · 2) ≤ (𝑀 · 2) ∧ (𝑀 · 2) < (𝑃 / 2)) → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)))
3325, 28, 31, 32syl2an3an 1383 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝜑) → (((𝑘 · 2) ≤ (𝑀 · 2) ∧ (𝑀 · 2) < (𝑃 / 2)) → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)))
3422, 33mpan2d 709 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝜑) → ((𝑘 · 2) ≤ (𝑀 · 2) → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)))
3534ex 450 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝜑 → ((𝑘 · 2) ≤ (𝑀 · 2) → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2))))
3635com23 86 . . . . . . . . . 10 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ((𝑘 · 2) ≤ (𝑀 · 2) → (𝜑 → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2))))
3718, 36sylbid 230 . . . . . . . . 9 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑘𝑀 → (𝜑 → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2))))
38373impia 1258 . . . . . . . 8 ((𝑘 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑘𝑀) → (𝜑 → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)))
398, 38sylbi 207 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (1...𝑀) → (𝜑 → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2)))
4039impcom 446 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2))
4140adantr 481 . . . . 5 (((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → (𝑘 · 2) < (𝑃 / 2))
4241iftrued 4068 . . . 4 (((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → if((𝑘 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑘 · 2), (𝑃 − (𝑘 · 2))) = (𝑘 · 2))
437, 42eqtrd 2655 . . 3 (((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) ∧ 𝑥 = 𝑘) → if((𝑥 · 2) < (𝑃 / 2), (𝑥 · 2), (𝑃 − (𝑥 · 2))) = (𝑘 · 2))
4419, 20gausslemma2dlem0d 24991 . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℕ0)
4544nn0zd 11427 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
46 gausslemma2d.h . . . . . . . 8 𝐻 = ((𝑃 − 1) / 2)
4719, 46gausslemma2dlem0b 24989 . . . . . . 7 (𝜑𝐻 ∈ ℕ)
4847nnzd 11428 . . . . . 6 (𝜑𝐻 ∈ ℤ)
4919, 20, 46gausslemma2dlem0g 24994 . . . . . 6 (𝜑𝑀𝐻)
50 eluz2 11640 . . . . . 6 (𝐻 ∈ (ℤ𝑀) ↔ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐻 ∈ ℤ ∧ 𝑀𝐻))
5145, 48, 49, 50syl3anbrc 1244 . . . . 5 (𝜑𝐻 ∈ (ℤ𝑀))
52 fzss2 12326 . . . . 5 (𝐻 ∈ (ℤ𝑀) → (1...𝑀) ⊆ (1...𝐻))
5351, 52syl 17 . . . 4 (𝜑 → (1...𝑀) ⊆ (1...𝐻))
5453sselda 3584 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) → 𝑘 ∈ (1...𝐻))
55 ovex 6635 . . . 4 (𝑘 · 2) ∈ V
5655a1i 11 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) → (𝑘 · 2) ∈ V)
572, 43, 54, 56fvmptd 6247 . 2 ((𝜑𝑘 ∈ (1...𝑀)) → (𝑅𝑘) = (𝑘 · 2))
5857ralrimiva 2960 1 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (1...𝑀)(𝑅𝑘) = (𝑘 · 2))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wral 2907  Vcvv 3186  cdif 3553  wss 3556  ifcif 4060  {csn 4150   class class class wbr 4615  cmpt 4675  cfv 5849  (class class class)co 6607  cr 9882  0cc0 9883  1c1 9884   · cmul 9888   < clt 10021  cle 10022  cmin 10213   / cdiv 10631  cn 10967  2c2 11017  4c4 11019  cz 11324  cuz 11634  ...cfz 12271  cfl 12534  cprime 15312
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-sep 4743  ax-nul 4751  ax-pow 4805  ax-pr 4869  ax-un 6905  ax-cnex 9939  ax-resscn 9940  ax-1cn 9941  ax-icn 9942  ax-addcl 9943  ax-addrcl 9944  ax-mulcl 9945  ax-mulrcl 9946  ax-mulcom 9947  ax-addass 9948  ax-mulass 9949  ax-distr 9950  ax-i2m1 9951  ax-1ne0 9952  ax-1rid 9953  ax-rnegex 9954  ax-rrecex 9955  ax-cnre 9956  ax-pre-lttri 9957  ax-pre-lttrn 9958  ax-pre-ltadd 9959  ax-pre-mulgt0 9960  ax-pre-sup 9961
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3419  df-csb 3516  df-dif 3559  df-un 3561  df-in 3563  df-ss 3570  df-pss 3572  df-nul 3894  df-if 4061  df-pw 4134  df-sn 4151  df-pr 4153  df-tp 4155  df-op 4157  df-uni 4405  df-int 4443  df-iun 4489  df-br 4616  df-opab 4676  df-mpt 4677  df-tr 4715  df-eprel 4987  df-id 4991  df-po 4997  df-so 4998  df-fr 5035  df-we 5037  df-xp 5082  df-rel 5083  df-cnv 5084  df-co 5085  df-dm 5086  df-rn 5087  df-res 5088  df-ima 5089  df-pred 5641  df-ord 5687  df-on 5688  df-lim 5689  df-suc 5690  df-iota 5812  df-fun 5851  df-fn 5852  df-f 5853  df-f1 5854  df-fo 5855  df-f1o 5856  df-fv 5857  df-riota 6568  df-ov 6610  df-oprab 6611  df-mpt2 6612  df-om 7016  df-1st 7116  df-2nd 7117  df-wrecs 7355  df-recs 7416  df-rdg 7454  df-1o 7508  df-2o 7509  df-oadd 7512  df-er 7690  df-en 7903  df-dom 7904  df-sdom 7905  df-fin 7906  df-sup 8295  df-inf 8296  df-pnf 10023  df-mnf 10024  df-xr 10025  df-ltxr 10026  df-le 10027  df-sub 10215  df-neg 10216  df-div 10632  df-nn 10968  df-2 11026  df-3 11027  df-4 11028  df-n0 11240  df-z 11325  df-uz 11635  df-rp 11780  df-fz 12272  df-fl 12536  df-seq 12745  df-exp 12804  df-cj 13776  df-re 13777  df-im 13778  df-sqrt 13912  df-abs 13913  df-dvds 14911  df-prm 15313
This theorem is referenced by:  gausslemma2dlem6  25004
  Copyright terms: Public domain W3C validator