MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lgsfcl2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lgsfcl2 25219
Description: The function 𝐹 is closed in integers with absolute value less than 1 (namely {-1, 0, 1}, see zabsle1 25212). (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lgsval.1 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(𝑛 ∈ ℙ, (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)), 1))
lgsfcl2.z 𝑍 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1}
Assertion
Ref Expression
lgsfcl2 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) → 𝐹:ℕ⟶𝑍)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝐴   𝑥,𝐹   𝑛,𝑁,𝑥   𝑛,𝑍
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑛)   𝑍(𝑥)

Proof of Theorem lgsfcl2
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 0z 11572 . . . . . . . 8 0 ∈ ℤ
2 0le1 10735 . . . . . . . 8 0 ≤ 1
3 fveq2 6344 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 0 → (abs‘𝑥) = (abs‘0))
4 abs0 14216 . . . . . . . . . . 11 (abs‘0) = 0
53, 4syl6eq 2802 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 0 → (abs‘𝑥) = 0)
65breq1d 4806 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 0 → ((abs‘𝑥) ≤ 1 ↔ 0 ≤ 1))
7 lgsfcl2.z . . . . . . . . 9 𝑍 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1}
86, 7elrab2 3499 . . . . . . . 8 (0 ∈ 𝑍 ↔ (0 ∈ ℤ ∧ 0 ≤ 1))
91, 2, 8mpbir2an 993 . . . . . . 7 0 ∈ 𝑍
10 1z 11591 . . . . . . . . 9 1 ∈ ℤ
11 1le1 10839 . . . . . . . . 9 1 ≤ 1
12 fveq2 6344 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 1 → (abs‘𝑥) = (abs‘1))
13 abs1 14228 . . . . . . . . . . . 12 (abs‘1) = 1
1412, 13syl6eq 2802 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 1 → (abs‘𝑥) = 1)
1514breq1d 4806 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 1 → ((abs‘𝑥) ≤ 1 ↔ 1 ≤ 1))
1615, 7elrab2 3499 . . . . . . . . 9 (1 ∈ 𝑍 ↔ (1 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 1))
1710, 11, 16mpbir2an 993 . . . . . . . 8 1 ∈ 𝑍
18 neg1z 11597 . . . . . . . . 9 -1 ∈ ℤ
19 fveq2 6344 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = -1 → (abs‘𝑥) = (abs‘-1))
20 ax-1cn 10178 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℂ
2120absnegi 14330 . . . . . . . . . . . . 13 (abs‘-1) = (abs‘1)
2221, 13eqtri 2774 . . . . . . . . . . . 12 (abs‘-1) = 1
2319, 22syl6eq 2802 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = -1 → (abs‘𝑥) = 1)
2423breq1d 4806 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = -1 → ((abs‘𝑥) ≤ 1 ↔ 1 ≤ 1))
2524, 7elrab2 3499 . . . . . . . . 9 (-1 ∈ 𝑍 ↔ (-1 ∈ ℤ ∧ 1 ≤ 1))
2618, 11, 25mpbir2an 993 . . . . . . . 8 -1 ∈ 𝑍
2717, 26keepel 4291 . . . . . . 7 if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1) ∈ 𝑍
289, 27keepel 4291 . . . . . 6 if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)) ∈ 𝑍
2928a1i 11 . . . . 5 (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ 𝑛 = 2) → if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)) ∈ 𝑍)
30 simpl1 1225 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℤ)
3130ad2antrr 764 . . . . . 6 (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → 𝐴 ∈ ℤ)
32 simplr 809 . . . . . . 7 (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → 𝑛 ∈ ℙ)
33 simpr 479 . . . . . . . 8 (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → ¬ 𝑛 = 2)
3433neqned 2931 . . . . . . 7 (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → 𝑛 ≠ 2)
35 eldifsn 4454 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ (ℙ ∖ {2}) ↔ (𝑛 ∈ ℙ ∧ 𝑛 ≠ 2))
3632, 34, 35sylanbrc 701 . . . . . 6 (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → 𝑛 ∈ (ℙ ∖ {2}))
377lgslem4 25216 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1) ∈ 𝑍)
3831, 36, 37syl2anc 696 . . . . 5 (((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) ∧ ¬ 𝑛 = 2) → ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1) ∈ 𝑍)
3929, 38ifclda 4256 . . . 4 ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1)) ∈ 𝑍)
40 simpr 479 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → 𝑛 ∈ ℙ)
41 simpll2 1254 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → 𝑁 ∈ ℤ)
42 simpll3 1256 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → 𝑁 ≠ 0)
43 pczcl 15747 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℙ ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0)) → (𝑛 pCnt 𝑁) ∈ ℕ0)
4440, 41, 42, 43syl12anc 1471 . . . 4 ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → (𝑛 pCnt 𝑁) ∈ ℕ0)
45 ssrab2 3820 . . . . . . 7 {𝑥 ∈ ℤ ∣ (abs‘𝑥) ≤ 1} ⊆ ℤ
467, 45eqsstri 3768 . . . . . 6 𝑍 ⊆ ℤ
47 zsscn 11569 . . . . . 6 ℤ ⊆ ℂ
4846, 47sstri 3745 . . . . 5 𝑍 ⊆ ℂ
497lgslem3 25215 . . . . 5 ((𝑎𝑍𝑏𝑍) → (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑍)
5048, 49, 17expcllem 13057 . . . 4 ((if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1)) ∈ 𝑍 ∧ (𝑛 pCnt 𝑁) ∈ ℕ0) → (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)) ∈ 𝑍)
5139, 44, 50syl2anc 696 . . 3 ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ ℙ) → (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)) ∈ 𝑍)
5217a1i 11 . . 3 ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑛 ∈ ℙ) → 1 ∈ 𝑍)
5351, 52ifclda 4256 . 2 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if(𝑛 ∈ ℙ, (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)), 1) ∈ 𝑍)
54 lgsval.1 . 2 𝐹 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if(𝑛 ∈ ℙ, (if(𝑛 = 2, if(2 ∥ 𝐴, 0, if((𝐴 mod 8) ∈ {1, 7}, 1, -1)), ((((𝐴↑((𝑛 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑛) − 1))↑(𝑛 pCnt 𝑁)), 1))
5553, 54fmptd 6540 1 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) → 𝐹:ℕ⟶𝑍)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 383  w3a 1072   = wceq 1624  wcel 2131  wne 2924  {crab 3046  cdif 3704  ifcif 4222  {csn 4313  {cpr 4315   class class class wbr 4796  cmpt 4873  wf 6037  cfv 6041  (class class class)co 6805  cc 10118  0cc0 10120  1c1 10121   + caddc 10123  cle 10259  cmin 10450  -cneg 10451   / cdiv 10868  cn 11204  2c2 11254  7c7 11259  8c8 11260  0cn0 11476  cz 11561   mod cmo 12854  cexp 13046  abscabs 14165  cdvds 15174  cprime 15579   pCnt cpc 15735
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1863  ax-4 1878  ax-5 1980  ax-6 2046  ax-7 2082  ax-8 2133  ax-9 2140  ax-10 2160  ax-11 2175  ax-12 2188  ax-13 2383  ax-ext 2732  ax-rep 4915  ax-sep 4925  ax-nul 4933  ax-pow 4984  ax-pr 5047  ax-un 7106  ax-cnex 10176  ax-resscn 10177  ax-1cn 10178  ax-icn 10179  ax-addcl 10180  ax-addrcl 10181  ax-mulcl 10182  ax-mulrcl 10183  ax-mulcom 10184  ax-addass 10185  ax-mulass 10186  ax-distr 10187  ax-i2m1 10188  ax-1ne0 10189  ax-1rid 10190  ax-rnegex 10191  ax-rrecex 10192  ax-cnre 10193  ax-pre-lttri 10194  ax-pre-lttrn 10195  ax-pre-ltadd 10196  ax-pre-mulgt0 10197  ax-pre-sup 10198
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1627  df-ex 1846  df-nf 1851  df-sb 2039  df-eu 2603  df-mo 2604  df-clab 2739  df-cleq 2745  df-clel 2748  df-nfc 2883  df-ne 2925  df-nel 3028  df-ral 3047  df-rex 3048  df-reu 3049  df-rmo 3050  df-rab 3051  df-v 3334  df-sbc 3569  df-csb 3667  df-dif 3710  df-un 3712  df-in 3714  df-ss 3721  df-pss 3723  df-nul 4051  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-uni 4581  df-int 4620  df-iun 4666  df-br 4797  df-opab 4857  df-mpt 4874  df-tr 4897  df-id 5166  df-eprel 5171  df-po 5179  df-so 5180  df-fr 5217  df-we 5219  df-xp 5264  df-rel 5265  df-cnv 5266  df-co 5267  df-dm 5268  df-rn 5269  df-res 5270  df-ima 5271  df-pred 5833  df-ord 5879  df-on 5880  df-lim 5881  df-suc 5882  df-iota 6004  df-fun 6043  df-fn 6044  df-f 6045  df-f1 6046  df-fo 6047  df-f1o 6048  df-fv 6049  df-riota 6766  df-ov 6808  df-oprab 6809  df-mpt2 6810  df-om 7223  df-1st 7325  df-2nd 7326  df-wrecs 7568  df-recs 7629  df-rdg 7667  df-1o 7721  df-2o 7722  df-oadd 7725  df-er 7903  df-map 8017  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-fin 8117  df-sup 8505  df-inf 8506  df-card 8947  df-cda 9174  df-pnf 10260  df-mnf 10261  df-xr 10262  df-ltxr 10263  df-le 10264  df-sub 10452  df-neg 10453  df-div 10869  df-nn 11205  df-2 11263  df-3 11264  df-n0 11477  df-xnn0 11548  df-z 11562  df-uz 11872  df-q 11974  df-rp 12018  df-fz 12512  df-fzo 12652  df-fl 12779  df-mod 12855  df-seq 12988  df-exp 13047  df-hash 13304  df-cj 14030  df-re 14031  df-im 14032  df-sqrt 14166  df-abs 14167  df-dvds 15175  df-gcd 15411  df-prm 15580  df-phi 15665  df-pc 15736
This theorem is referenced by:  lgscllem  25220  lgsfcl  25221  lgsfle1  25222
  Copyright terms: Public domain W3C validator