Theorem nnnn0modprm0 12393

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 12248	. . . . . 6 |- ( P e. Prime -> P e. NN )
2	1	adantr 276	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> P e. NN )
3		fzo0sn0fzo1 10288	. . . . 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 2263	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( I e. ( 0..^ P ) <-> I e. ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) ) )
6		elun 3300	. . . . 5 |- ( I e. ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) <-> ( I e. { 0 } \/ I e. ( 1..^ P ) ) )
7		elsni 3636	. . . . . . 7 |- ( I e. { 0 } -> I = 0 )
8		lbfzo0 10248	. . . . . . . . . . . 12 |- ( 0 e. ( 0..^ P ) <-> P e. NN )
9	1, 8	sylibr 134	. . . . . . . . . . 11 |- ( P e. Prime -> 0 e. ( 0..^ P ) )
10		elfzoelz 10213	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( N e. ( 1..^ P ) -> N e. ZZ )
11		zcn 9322	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( N e. ZZ -> N e. CC )
12		mul02 8406	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( N e. CC -> ( 0 x. N ) = 0 )
13	12	oveq2d 5934	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( N e. CC -> ( 0 + ( 0 x. N ) ) = ( 0 + 0 ) )
14		00id 8160	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( 0 + 0 ) = 0
15	13, 14	eqtrdi 2242	. . . . . . . . . . . . . . 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 277	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( 0 + ( 0 x. N ) ) = 0 )
18	17	oveq1d 5933	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = ( 0 mod P ) )
19		nnq 9698	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( P e. NN -> P e. QQ )
20	1, 19	syl 14	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( P e. Prime -> P e. QQ )
21	1	nngt0d 9026	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( P e. Prime -> 0 < P )
22		q0mod 10426	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( P e. QQ /\ 0 < P ) -> ( 0 mod P ) = 0 )
23	20, 21, 22	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( P e. Prime -> ( 0 mod P ) = 0 )
24	23	adantr 276	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( 0 mod P ) = 0 )
25	18, 24	eqtrd 2226	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = 0 )
26		oveq1 5925	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( j = 0 -> ( j x. N ) = ( 0 x. N ) )
27	26	oveq2d 5934	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( j = 0 -> ( 0 + ( j x. N ) ) = ( 0 + ( 0 x. N ) ) )
28	27	oveq1d 5933	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( j = 0 -> ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) )
29	28	eqeq1d 2202	. . . . . . . . . . . 12 |- ( j = 0 -> ( ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 <-> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
30	29	rspcev 2864	. . . . . . . . . . 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 595	. . . . . . . . . 10 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )
32	31	adantl 277	. . . . . . . . 9 |- ( ( I = 0 /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> E. j e. ( 0..^ P ) ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 )
33		oveq1 5925	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( I = 0 -> ( I + ( j x. N ) ) = ( 0 + ( j x. N ) ) )
34	33	oveq1d 5933	. . . . . . . . . . . 12 |- ( I = 0 -> ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) )
35	34	eqeq1d 2202	. . . . . . . . . . 11 |- ( I = 0 -> ( ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 <-> ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
36	35	adantr 276	. . . . . . . . . 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 2495	. . . . . . . . 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 167	. . . . . . . 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 115	. . . . . . 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 109	. . . . . . . . 9 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> P e. Prime )
42	41	adantl 277	. . . . . . . 8 |- ( ( I e. ( 1..^ P ) /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> P e. Prime )
43		simprr 531	. . . . . . . 8 |- ( ( I e. ( 1..^ P ) /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> N e. ( 1..^ P ) )
44		simpl 109	. . . . . . . 8 |- ( ( I e. ( 1..^ P ) /\ ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) ) -> I e. ( 1..^ P ) )
45		modprm0 12392	. . . . . . . 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 1249	. . . . . . 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 115	. . . . . 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 717	. . . . 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 121	. . . 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 150	. 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 1202	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 104   <-> wb 105   \/ wo 709   /\ w3a 980   = wceq 1364   e. wcel 2164   E.wrex 2473   u. cun 3151   {csn 3618   class class class wbr 4029  (class class class)co 5918   CCcc 7870   0cc0 7872   1c1 7873   + caddc 7875   x. cmul 7877   < clt 8054   NNcn 8982   ZZcz 9317   QQcq 9684  ..^cfzo 10208   mod cmo 10393   Primecprime 12245

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4144  ax-sep 4147  ax-nul 4155  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-iinf 4620  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-mulrcl 7971  ax-addcom 7972  ax-mulcom 7973  ax-addass 7974  ax-mulass 7975  ax-distr 7976  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-1rid 7979  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-precex 7982  ax-cnre 7983  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-ltwlin 7985  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-apti 7987  ax-pre-ltadd 7988  ax-pre-mulgt0 7989  ax-pre-mulext 7990  ax-arch 7991  ax-caucvg 7992

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-csb 3081  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3447  df-if 3558  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-op 3627  df-uni 3836  df-int 3871  df-iun 3914  df-br 4030  df-opab 4091  df-mpt 4092  df-tr 4128  df-id 4324  df-po 4327  df-iso 4328  df-iord 4397  df-on 4399  df-ilim 4400  df-suc 4402  df-iom 4623  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-rn 4670  df-res 4671  df-ima 4672  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fn 5257  df-f 5258  df-f1 5259  df-fo 5260  df-f1o 5261  df-fv 5262  df-isom 5263  df-riota 5873  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-1st 6193  df-2nd 6194  df-recs 6358  df-irdg 6423  df-frec 6444  df-1o 6469  df-2o 6470  df-oadd 6473  df-er 6587  df-en 6795  df-dom 6796  df-fin 6797  df-sup 7043  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-xr 8058  df-ltxr 8059  df-le 8060  df-sub 8192  df-neg 8193  df-reap 8594  df-ap 8601  df-div 8692  df-inn 8983  df-2 9041  df-3 9042  df-4 9043  df-n0 9241  df-z 9318  df-uz 9593  df-q 9685  df-rp 9720  df-fz 10075  df-fzo 10209  df-fl 10339  df-mod 10394  df-seqfrec 10519  df-exp 10610  df-ihash 10847  df-cj 10986  df-re 10987  df-im 10988  df-rsqrt 11142  df-abs 11143  df-clim 11422  df-proddc 11694  df-dvds 11931  df-gcd 12080  df-prm 12246  df-phi 12349

This theorem is referenced by:  modprmn0modprm0  12394