Theorem nnnn0modprm0 12209

Description: For a positive integer and a nonnegative integer both less than a given prime number there is always a second nonnegative integer (less than the given prime number) so that the sum of this second nonnegative integer multiplied with the positive integer and the first nonnegative integer is 0 ( modulo the given prime number). (Contributed by Alexander van der Vekens, 8-Nov-2018.)

Assertion

Ref	Expression
nnnn0modprm0	|- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) /\ I e. ( 0..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )

Distinct variable groups:   j, I   j, N   P, j

Proof of Theorem nnnn0modprm0

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prmnn 12064	. . . . . 6 |- ( P e. Prime -> P e. NN )
2	1	adantr 274	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> P e. NN )
3		fzo0sn0fzo1 10177	. . . . 5 |- ( P e. NN -> ( 0..^ P ) = ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) )
4	2, 3	syl 14	. . . 4 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( 0..^ P ) = ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) )
5	4	eleq2d 2240	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( I e. ( 0..^ P ) <-> I e. ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) ) )
6		elun 3268	. . . . 5 |- ( I e. ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) <-> ( I e. { 0 } \/ I e. ( 1..^ P ) ) )
7		elsni 3601	. . . . . . 7 |- ( I e. { 0 } -> I = 0 )
8		lbfzo0 10137	. . . . . . . . . . . 12 |- ( 0 e. ( 0..^ P ) <-> P e. NN )
9	1, 8	sylibr 133	. . . . . . . . . . 11 |- ( P e. Prime -> 0 e. ( 0..^ P ) )
10		elfzoelz 10103	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( N e. ( 1..^ P ) -> N e. ZZ )
11		zcn 9217	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( N e. ZZ -> N e. CC )
12		mul02 8306	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( N e. CC -> ( 0 x. N ) = 0 )
13	12	oveq2d 5869	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( N e. CC -> ( 0 + ( 0 x. N ) ) = ( 0 + 0 ) )
14		00id 8060	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( 0 + 0 ) = 0
15	13, 14	eqtrdi 2219	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( N e. CC -> ( 0 + ( 0 x. N ) ) = 0 )
16	10, 11, 15	3syl 17	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( N e. ( 1..^ P ) -> ( 0 + ( 0 x. N ) ) = 0 )
17	16	adantl 275	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( 0 + ( 0 x. N ) ) = 0 )
18	17	oveq1d 5868	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = ( 0 mod P ) )
19		nnq 9592	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( P e. NN -> P e. QQ )
20	1, 19	syl 14	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( P e. Prime -> P e. QQ )
21	1	nngt0d 8922	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( P e. Prime -> 0 < P )
22		q0mod 10311	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( P e. QQ /\ 0 < P ) -> ( 0 mod P ) = 0 )
23	20, 21, 22	syl2anc 409	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( P e. Prime -> ( 0 mod P ) = 0 )
24	23	adantr 274	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( 0 mod P ) = 0 )
25	18, 24	eqtrd 2203	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = 0 )
26		oveq1 5860	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( j = 0 -> ( j x. N ) = ( 0 x. N ) )
27	26	oveq2d 5869	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( j = 0 -> ( 0 + ( j x. N ) ) = ( 0 + ( 0 x. N ) ) )
28	27	oveq1d 5868	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( j = 0 -> ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) )
29	28	eqeq1d 2179	. . . . . . . . . . . 12 |- ( j = 0 -> ( ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 <-> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
30	29	rspcev 2834	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( 0 e. ( 0..^ P ) /\ ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = 0 ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )
31	9, 25, 30	syl2an2r 590	. . . . . . . . . 10 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )
32	31	adantl 275	. . . . . . . . 9 |- ( ( I = 0 /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )
33		oveq1 5860	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( I = 0 -> ( I + ( j x. N ) ) = ( 0 + ( j x. N ) ) )
34	33	oveq1d 5868	. . . . . . . . . . . 12 |- ( I = 0 -> ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) )
35	34	eqeq1d 2179	. . . . . . . . . . 11 |- ( I = 0 -> ( ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 <-> ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
36	35	adantr 274	. . . . . . . . . 10 |- ( ( I = 0 /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> ( ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 <-> ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
37	36	rexbidv 2471	. . . . . . . . 9 |- ( ( I = 0 /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> ( E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 <-> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
38	32, 37	mpbird 166	. . . . . . . 8 |- ( ( I = 0 /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )
39	38	ex 114	. . . . . . 7 |- ( I = 0 -> ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
40	7, 39	syl 14	. . . . . 6 |- ( I e. { 0 } -> ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
41		simpl 108	. . . . . . . . 9 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> P e. Prime )
42	41	adantl 275	. . . . . . . 8 |- ( ( I e. ( 1..^ P ) /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> P e. Prime )
43		simprr 527	. . . . . . . 8 |- ( ( I e. ( 1..^ P ) /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> N e. ( 1..^ P ) )
44		simpl 108	. . . . . . . 8 |- ( ( I e. ( 1..^ P ) /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> I e. ( 1..^ P ) )
45		modprm0 12208	. . . . . . . 8 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) /\ I e. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )
46	42, 43, 44, 45	syl3anc 1233	. . . . . . 7 |- ( ( I e. ( 1..^ P ) /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )
47	46	ex 114	. . . . . 6 |- ( I e. ( 1..^ P ) -> ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
48	40, 47	jaoi 711	. . . . 5 |- ( ( I e. { 0 } \/ I e. ( 1..^ P ) ) -> ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
49	6, 48	sylbi 120	. . . 4 |- ( I e. ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) -> ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
50	49	com12 30	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( I e. ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
51	5, 50	sylbid 149	. 2 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( I e. ( 0..^ P ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
52	51	3impia 1195	1 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) /\ I e. ( 0..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   \/ wo 703   /\ w3a 973   = wceq 1348   e. wcel 2141   E.wrex 2449   u. cun 3119   {csn 3583   class class class wbr 3989  (class class class)co 5853   CCcc 7772   0cc0 7774   1c1 7775   + caddc 7777   x. cmul 7779   < clt 7954   NNcn 8878   ZZcz 9212   QQcq 9578  ..^cfzo 10098   mod cmo 10278   Primecprime 12061

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-coll 4104  ax-sep 4107  ax-nul 4115  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  ax-iinf 4572  ax-cnex 7865  ax-resscn 7866  ax-1cn 7867  ax-1re 7868  ax-icn 7869  ax-addcl 7870  ax-addrcl 7871  ax-mulcl 7872  ax-mulrcl 7873  ax-addcom 7874  ax-mulcom 7875  ax-addass 7876  ax-mulass 7877  ax-distr 7878  ax-i2m1 7879  ax-0lt1 7880  ax-1rid 7881  ax-0id 7882  ax-rnegex 7883  ax-precex 7884  ax-cnre 7885  ax-pre-ltirr 7886  ax-pre-ltwlin 7887  ax-pre-lttrn 7888  ax-pre-apti 7889  ax-pre-ltadd 7890  ax-pre-mulgt0 7891  ax-pre-mulext 7892  ax-arch 7893  ax-caucvg 7894

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 826  df-dc 830  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rmo 2456  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-nul 3415  df-if 3527  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-int 3832  df-iun 3875  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-tr 4088  df-id 4278  df-po 4281  df-iso 4282  df-iord 4351  df-on 4353  df-ilim 4354  df-suc 4356  df-iom 4575  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-res 4623  df-ima 4624  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-f1o 5205  df-fv 5206  df-isom 5207  df-riota 5809  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  df-1st 6119  df-2nd 6120  df-recs 6284  df-irdg 6349  df-frec 6370  df-1o 6395  df-2o 6396  df-oadd 6399  df-er 6513  df-en 6719  df-dom 6720  df-fin 6721  df-sup 6961  df-pnf 7956  df-mnf 7957  df-xr 7958  df-ltxr 7959  df-le 7960  df-sub 8092  df-neg 8093  df-reap 8494  df-ap 8501  df-div 8590  df-inn 8879  df-2 8937  df-3 8938  df-4 8939  df-n0 9136  df-z 9213  df-uz 9488  df-q 9579  df-rp 9611  df-fz 9966  df-fzo 10099  df-fl 10226  df-mod 10279  df-seqfrec 10402  df-exp 10476  df-ihash 10710  df-cj 10806  df-re 10807  df-im 10808  df-rsqrt 10962  df-abs 10963  df-clim 11242  df-proddc 11514  df-dvds 11750  df-gcd 11898  df-prm 12062  df-phi 12165

This theorem is referenced by:  modprmn0modprm0  12210