Theorem nnnn0modprm0 12268

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 12123	. . . . . 6 |- ( P e. Prime -> P e. NN )
2	1	adantr 276	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> P e. NN )
3		fzo0sn0fzo1 10234	. . . . 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 2257	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( I e. ( 0..^ P ) <-> I e. ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) ) )
6		elun 3288	. . . . 5 |- ( I e. ( { 0 } u. ( 1..^ P ) ) <-> ( I e. { 0 } \/ I e. ( 1..^ P ) ) )
7		elsni 3622	. . . . . . 7 |- ( I e. { 0 } -> I = 0 )
8		lbfzo0 10194	. . . . . . . . . . . 12 |- ( 0 e. ( 0..^ P ) <-> P e. NN )
9	1, 8	sylibr 134	. . . . . . . . . . 11 |- ( P e. Prime -> 0 e. ( 0..^ P ) )
10		elfzoelz 10160	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( N e. ( 1..^ P ) -> N e. ZZ )
11		zcn 9271	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( N e. ZZ -> N e. CC )
12		mul02 8357	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( N e. CC -> ( 0 x. N ) = 0 )
13	12	oveq2d 5904	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( N e. CC -> ( 0 + ( 0 x. N ) ) = ( 0 + 0 ) )
14		00id 8111	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( 0 + 0 ) = 0
15	13, 14	eqtrdi 2236	. . . . . . . . . . . . . . 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 5903	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = ( 0 mod P ) )
19		nnq 9646	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( P e. NN -> P e. QQ )
20	1, 19	syl 14	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( P e. Prime -> P e. QQ )
21	1	nngt0d 8976	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( P e. Prime -> 0 < P )
22		q0mod 10368	. . . . . . . . . . . . . 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 2220	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( P e. Prime /\ N e. ( 1..^ P ) ) -> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = 0 )
26		oveq1 5895	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( j = 0 -> ( j x. N ) = ( 0 x. N ) )
27	26	oveq2d 5904	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( j = 0 -> ( 0 + ( j x. N ) ) = ( 0 + ( 0 x. N ) ) )
28	27	oveq1d 5903	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( j = 0 -> ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) )
29	28	eqeq1d 2196	. . . . . . . . . . . 12 |- ( j = 0 -> ( ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) = 0 <-> ( ( 0 + ( 0 x. N ) ) mod P ) = 0 ) )
30	29	rspcev 2853	. . . . . . . . . . 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 5895	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( I = 0 -> ( I + ( j x. N ) ) = ( 0 + ( j x. N ) ) )
34	33	oveq1d 5903	. . . . . . . . . . . 12 |- ( I = 0 -> ( ( I + ( j x. N ) ) mod P ) = ( ( 0 + ( j x. N ) ) mod P ) )
35	34	eqeq1d 2196	. . . . . . . . . . 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 2488	. . . . . . . . 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 12267	. . . . . . . 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 1248	. . . . . . 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 1201	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 979   = wceq 1363   e. wcel 2158   E.wrex 2466   u. cun 3139   {csn 3604   class class class wbr 4015  (class class class)co 5888   CCcc 7822   0cc0 7824   1c1 7825   + caddc 7827   x. cmul 7829   < clt 8005   NNcn 8932   ZZcz 9266   QQcq 9632  ..^cfzo 10155   mod cmo 10335   Primecprime 12120

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 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2160  ax-14 2161  ax-ext 2169  ax-coll 4130  ax-sep 4133  ax-nul 4141  ax-pow 4186  ax-pr 4221  ax-un 4445  ax-setind 4548  ax-iinf 4599  ax-cnex 7915  ax-resscn 7916  ax-1cn 7917  ax-1re 7918  ax-icn 7919  ax-addcl 7920  ax-addrcl 7921  ax-mulcl 7922  ax-mulrcl 7923  ax-addcom 7924  ax-mulcom 7925  ax-addass 7926  ax-mulass 7927  ax-distr 7928  ax-i2m1 7929  ax-0lt1 7930  ax-1rid 7931  ax-0id 7932  ax-rnegex 7933  ax-precex 7934  ax-cnre 7935  ax-pre-ltirr 7936  ax-pre-ltwlin 7937  ax-pre-lttrn 7938  ax-pre-apti 7939  ax-pre-ltadd 7940  ax-pre-mulgt0 7941  ax-pre-mulext 7942  ax-arch 7943  ax-caucvg 7944

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2039  df-mo 2040  df-clab 2174  df-cleq 2180  df-clel 2183  df-nfc 2318  df-ne 2358  df-nel 2453  df-ral 2470  df-rex 2471  df-reu 2472  df-rmo 2473  df-rab 2474  df-v 2751  df-sbc 2975  df-csb 3070  df-dif 3143  df-un 3145  df-in 3147  df-ss 3154  df-nul 3435  df-if 3547  df-pw 3589  df-sn 3610  df-pr 3611  df-op 3613  df-uni 3822  df-int 3857  df-iun 3900  df-br 4016  df-opab 4077  df-mpt 4078  df-tr 4114  df-id 4305  df-po 4308  df-iso 4309  df-iord 4378  df-on 4380  df-ilim 4381  df-suc 4383  df-iom 4602  df-xp 4644  df-rel 4645  df-cnv 4646  df-co 4647  df-dm 4648  df-rn 4649  df-res 4650  df-ima 4651  df-iota 5190  df-fun 5230  df-fn 5231  df-f 5232  df-f1 5233  df-fo 5234  df-f1o 5235  df-fv 5236  df-isom 5237  df-riota 5844  df-ov 5891  df-oprab 5892  df-mpo 5893  df-1st 6154  df-2nd 6155  df-recs 6319  df-irdg 6384  df-frec 6405  df-1o 6430  df-2o 6431  df-oadd 6434  df-er 6548  df-en 6754  df-dom 6755  df-fin 6756  df-sup 6996  df-pnf 8007  df-mnf 8008  df-xr 8009  df-ltxr 8010  df-le 8011  df-sub 8143  df-neg 8144  df-reap 8545  df-ap 8552  df-div 8643  df-inn 8933  df-2 8991  df-3 8992  df-4 8993  df-n0 9190  df-z 9267  df-uz 9542  df-q 9633  df-rp 9667  df-fz 10022  df-fzo 10156  df-fl 10283  df-mod 10336  df-seqfrec 10459  df-exp 10533  df-ihash 10769  df-cj 10864  df-re 10865  df-im 10866  df-rsqrt 11020  df-abs 11021  df-clim 11300  df-proddc 11572  df-dvds 11808  df-gcd 11957  df-prm 12121  df-phi 12224

This theorem is referenced by:  modprmn0modprm0  12269