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Theorem pockthlem 13079
Description: Lemma for pockthg 13080. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Mar-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
pockthg.1  |-  ( ph  ->  A  e.  NN )
pockthg.2  |-  ( ph  ->  B  e.  NN )
pockthg.3  |-  ( ph  ->  B  <  A )
pockthg.4  |-  ( ph  ->  N  =  ( ( A  x.  B )  +  1 ) )
pockthlem.5  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
pockthlem.6  |-  ( ph  ->  P  ||  N )
pockthlem.7  |-  ( ph  ->  Q  e.  Prime )
pockthlem.8  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN )
pockthlem.9  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
pockthlem.10  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  1 )
pockthlem.11  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
)  =  1 )
Assertion
Ref Expression
pockthlem  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) ) )

Proof of Theorem pockthlem
StepHypRef Expression
1 pockthlem.7 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  Q  e.  Prime )
2 prmnn 12832 . . . . . 6  |-  ( Q  e.  Prime  ->  Q  e.  NN )
31, 2syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  Q  e.  NN )
4 pockthlem.8 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN )
54nnnn0d 9570 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN0 )
63, 5nnexpcld 11082 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  NN )
76nnzd 9717 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ )
8 pockthlem.5 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
9 prmnn 12832 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
108, 9syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
11 pockthlem.9 . . . . 5  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
1210nnzd 9717 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
13 gcddvds 12684 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  ->  ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P ) 
||  P ) )
1411, 12, 13syl2anc 411 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P ) 
||  P ) )
1514simpld 112 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  C )
1611, 12gcdcld 12689 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN0 )
1716nn0zd 9716 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  ZZ )
18 pockthg.4 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  N  =  ( ( A  x.  B )  +  1 ) )
19 pockthg.1 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  A  e.  NN )
20 pockthg.2 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  B  e.  NN )
2119, 20nnmulcld 9303 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  NN )
22 nnuz 9908 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
2321, 22eleqtrdi 2327 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
24 eluzp1p1 9898 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( A  x.  B )  e.  ( ZZ>= `  1
)  ->  ( ( A  x.  B )  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
2523, 24syl 14 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( A  x.  B )  +  1 )  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
2618, 25eqeltrd 2311 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
27 df-2 9313 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  2  =  ( 1  +  1 )
2827fveq2i 5678 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ZZ>= ` 
2 )  =  (
ZZ>= `  ( 1  +  1 ) )
2926, 28eleqtrrdi 2328 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
30 eluz2b2 9953 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( N  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( N  e.  NN  /\  1  < 
N ) )
3129, 30sylib 122 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( N  e.  NN  /\  1  <  N ) )
3231simpld 112 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
3332nnzd 9717 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
3414simprd 114 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  P )
35 pockthlem.6 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  ||  N )
3617, 12, 33, 34, 35dvdstrd 12541 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  N )
3732nnne0d 9299 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  =/=  0 )
38 simpr 110 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  =  0  /\  N  =  0 )  ->  N  =  0 )
3938necon3ai 2463 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0
) )
4037, 39syl 14 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0 ) )
41 dvdslegcd 12685 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( C  gcd  P )  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  /\  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0
) )  ->  (
( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P ) 
||  N )  -> 
( C  gcd  P
)  <_  ( C  gcd  N ) ) )
4217, 11, 33, 40, 41syl31anc 1277 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  P )  ||  C  /\  ( C  gcd  P )  ||  N )  ->  ( C  gcd  P )  <_  ( C  gcd  N ) ) )
4315, 36, 42mp2and 433 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  ( C  gcd  N ) )
44 pockthlem.10 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  1 )
4544oveq1d 6073 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( 1  gcd  N ) )
46 1z 9620 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  ZZ
47 eluzp1m1 9896 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )  -> 
( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
4846, 26, 47sylancr 414 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
4948, 22eleqtrrdi 2328 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN )
5049nnnn0d 9570 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN0 )
51 zexpcl 10940 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  ( N  -  1
)  e.  NN0 )  ->  ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ )
5211, 50, 51syl2anc 411 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ )
53 modgcd 12712 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ  /\  N  e.  NN )  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  gcd  N ) )
5452, 32, 53syl2anc 411 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  gcd  N ) )
55 gcdcom 12694 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( 1  gcd  N
)  =  ( N  gcd  1 ) )
5646, 33, 55sylancr 414 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  ( N  gcd  1 ) )
57 gcd1 12708 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( N  gcd  1 )  =  1 )
5833, 57syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( N  gcd  1
)  =  1 )
5956, 58eqtrd 2267 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  1 )
6045, 54, 593eqtr3d 2275 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  gcd  N
)  =  1 )
61 rpexp 12875 . . . . . . . . 9  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  ( N  -  1 )  e.  NN )  -> 
( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  gcd 
N )  =  1  <-> 
( C  gcd  N
)  =  1 ) )
6211, 33, 49, 61syl3anc 1274 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  gcd 
N )  =  1  <-> 
( C  gcd  N
)  =  1 ) )
6360, 62mpbid 147 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  N
)  =  1 )
6443, 63breqtrd 4140 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  1 )
6510nnne0d 9299 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  =/=  0 )
66 simpr 110 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  =  0  /\  P  =  0 )  ->  P  =  0 )
6766necon3ai 2463 . . . . . . . . 9  |-  ( P  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0
) )
6865, 67syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )
69 gcdn0cl 12683 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( C  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  /\  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )  ->  ( C  gcd  P )  e.  NN )
7011, 12, 68, 69syl21anc 1273 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN )
71 nnle1eq1 9278 . . . . . . 7  |-  ( ( C  gcd  P )  e.  NN  ->  (
( C  gcd  P
)  <_  1  <->  ( C  gcd  P )  =  1 ) )
7270, 71syl 14 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  P )  <_  1  <->  ( C  gcd  P )  =  1 ) )
7364, 72mpbid 147 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  =  1 )
74 odzcl 12966 . . . . 5  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( odZ `  P ) `  C
)  e.  NN )
7510, 11, 73, 74syl3anc 1274 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  NN )
7675nnzd 9717 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  ZZ )
77 prmuz2 12853 . . . . . . . 8  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
788, 77syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
7978, 28eleqtrdi 2327 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
80 eluzp1m1 9896 . . . . . 6  |-  ( ( 1  e.  ZZ  /\  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )  -> 
( P  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
8146, 79, 80sylancr 414 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
8281, 22eleqtrrdi 2328 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  NN )
8382nnzd 9717 . . 3  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ZZ )
8419nnzd 9717 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
8549nnzd 9717 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ZZ )
86 pcdvds 13038 . . . . . . 7  |-  ( ( Q  e.  Prime  /\  A  e.  NN )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  A
)
871, 19, 86syl2anc 411 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  A )
8820nnzd 9717 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
89 dvdsmul1 12524 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
9084, 88, 89syl2anc 411 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
9118oveq1d 6073 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( ( ( A  x.  B
)  +  1 )  -  1 ) )
9221nncnd 9268 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  CC )
93 ax-1cn 8236 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  CC
94 pncan 8495 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  x.  B
)  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( ( ( A  x.  B )  +  1 )  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
9592, 93, 94sylancl 413 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( A  x.  B )  +  1 )  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
9691, 95eqtrd 2267 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
9790, 96breqtrrd 4142 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  ||  ( N  -  1 ) )
987, 84, 85, 87, 97dvdstrd 12541 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( N  - 
1 ) )
996nnne0d 9299 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  =/=  0 )
100 dvdsval2 12501 . . . . . 6  |-  ( ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ  /\  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  =/=  0  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  ->  ( ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ ) )
1017, 99, 85, 100syl3anc 1274 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ ) )
10298, 101mpbid 147 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ )
103 peano2zm 9632 . . . . . . . 8  |-  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ  ->  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  e.  ZZ )
10452, 103syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  -  1 )  e.  ZZ )
105 nnq 9983 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  QQ )
10632, 105syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  QQ )
10731simprd 114 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  <  N )
108 q1mod 10742 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  QQ  /\  1  <  N )  -> 
( 1  mod  N
)  =  1 )
109106, 107, 108syl2anc 411 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  mod  N
)  =  1 )
11044, 109eqtr4d 2270 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  ( 1  mod  N ) )
111 1zzd 9621 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  1  e.  ZZ )
112 moddvds 12510 . . . . . . . . 9  |-  ( ( N  e.  NN  /\  ( C ^ ( N  -  1 ) )  e.  ZZ  /\  1  e.  ZZ )  ->  (
( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  ( 1  mod  N )  <->  N  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) ) )
11332, 52, 111, 112syl3anc 1274 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  =  ( 1  mod  N )  <-> 
N  ||  ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  - 
1 ) ) )
114110, 113mpbid 147 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  N  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
11512, 33, 104, 35, 114dvdstrd 12541 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
116 odzdvds 12968 . . . . . . 7  |-  ( ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  /\  ( N  -  1
)  e.  NN0 )  ->  ( P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) ) )
11710, 11, 73, 50, 116syl31anc 1277 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) ) )
118115, 117mpbid 147 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) )
11949nncnd 9268 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  CC )
1206nncnd 9268 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  CC )
1216nnap0d 9300 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) #  0 )
122119, 120, 121divcanap1d 9082 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  =  ( N  -  1 ) )
123118, 122breqtrrd 4142 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) ) )
124 nprmdvds1 12862 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  -.  P  ||  1 )
1258, 124syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  P  ||  1
)
1263nnzd 9717 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  ZZ )
127 iddvdsexp 12526 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  ( Q  pCnt  A )  e.  NN )  ->  Q  ||  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )
128126, 4, 127syl2anc 411 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )
129126, 7, 85, 128, 98dvdstrd 12541 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) )
1303nnne0d 9299 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  =/=  0 )
131 dvdsval2 12501 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  Q  =/=  0  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  -> 
( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
132126, 130, 85, 131syl3anc 1274 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
133129, 132mpbid 147 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ )
13450nn0ge0d 9573 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  0  <_  ( N  -  1 ) )
13549nnred 9267 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  RR )
1363nnred 9267 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
1373nngt0d 9298 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  0  <  Q )
138 ge0div 9162 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  RR  /\  Q  e.  RR  /\  0  <  Q )  ->  (
0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
139135, 136, 137, 138syl3anc 1274 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
140134, 139mpbid 147 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
141 elnn0z 9607 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( N  -  1 )  /  Q )  e.  NN0  <->  ( ( ( N  -  1 )  /  Q )  e.  ZZ  /\  0  <_ 
( ( N  - 
1 )  /  Q
) ) )
142133, 140, 141sylanbrc 417 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )
143 zexpcl 10940 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )  ->  ( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ )
14411, 142, 143syl2anc 411 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ )
145 peano2zm 9632 . . . . . . . . 9  |-  ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  e.  ZZ  ->  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  e.  ZZ )
146144, 145syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  e.  ZZ )
147 dvdsgcd 12733 . . . . . . . 8  |-  ( ( P  e.  ZZ  /\  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ )  ->  ( ( P  ||  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  /\  P  ||  N )  ->  P  ||  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
) ) )
14812, 146, 33, 147syl3anc 1274 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( P  ||  ( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  /\  P  ||  N )  ->  P  ||  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
) ) )
14935, 148mpan2d 428 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  ->  P  ||  (
( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  gcd  N ) ) )
150 odzdvds 12968 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  /\  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  NN0 )  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
15110, 11, 73, 142, 150syl31anc 1277 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
1523nncnd 9268 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
1533nnap0d 9300 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q #  0 )
1544nnzd 9717 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  ZZ )
155152, 153, 154expm1apd 11070 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) )  =  ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /  Q ) )
156155oveq2d 6074 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( ( Q 
pCnt  A )  -  1 ) ) )  =  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /  Q ) ) )
157135, 6nndivred 9304 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  RR )
158157recnd 8318 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  CC )
159158, 120, 152, 153divassapd 9117 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /  Q )  =  ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  /  Q
) ) )
160122oveq1d 6073 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /  Q )  =  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
161156, 159, 1603eqtr2d 2273 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( ( Q 
pCnt  A )  -  1 ) ) )  =  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) )
162161breq2d 4126 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( odZ `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) )  <->  ( ( odZ `  P ) `
 C )  ||  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) ) )
163151, 162bitr4d 191 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) ) )
164 pockthlem.11 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( ( N  -  1 )  /  Q ) )  - 
1 )  gcd  N
)  =  1 )
165164breq2d 4126 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( ( C ^
( ( N  - 
1 )  /  Q
) )  -  1 )  gcd  N )  <-> 
P  ||  1 ) )
166149, 163, 1653imtr3d 202 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( odZ `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) )  ->  P  ||  1 ) )
167125, 166mtod 669 . . . 4  |-  ( ph  ->  -.  ( ( odZ `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) )
168 prmpwdvds 13078 . . . 4  |-  ( ( ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  ZZ  /\  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  ZZ )  /\  ( Q  e. 
Prime  /\  ( Q  pCnt  A )  e.  NN )  /\  ( ( ( odZ `  P
) `  C )  ||  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /\  -.  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) ) )  ->  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) )  ||  (
( odZ `  P ) `  C
) )
169102, 76, 1, 4, 123, 167, 168syl222anc 1290 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( ( odZ `  P ) `  C ) )
170 odzphi 12969 . . . . 5  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
17110, 11, 73, 170syl3anc 1274 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
172 phiprm 12945 . . . . 5  |-  ( P  e.  Prime  ->  ( phi `  P )  =  ( P  -  1 ) )
1738, 172syl 14 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( phi `  P
)  =  ( P  -  1 ) )
174171, 173breqtrd 4140 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( P  -  1 ) )
1757, 76, 83, 169, 174dvdstrd 12541 . 2  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( P  - 
1 ) )
176 pcdvdsb 13043 . . 3  |-  ( ( Q  e.  Prime  /\  ( P  -  1 )  e.  ZZ  /\  ( Q  pCnt  A )  e. 
NN0 )  ->  (
( Q  pCnt  A
)  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) )  <->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
1771, 83, 5, 176syl3anc 1274 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( Q  pCnt  A )  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) )  <->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  ( P  -  1 ) ) )
178175, 177mpbird 167 1  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  <_  ( Q  pCnt  ( P  -  1 ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 104    <-> wb 105    = wceq 1398    e. wcel 2205    =/= wne 2414   class class class wbr 4114   ` cfv 5357  (class class class)co 6058   CCcc 8141   RRcr 8142   0cc0 8143   1c1 8144    + caddc 8146    x. cmul 8148    < clt 8324    <_ cle 8325    - cmin 8460    / cdiv 8963   NNcn 9254   2c2 9305   NN0cn0 9513   ZZcz 9594   ZZ>=cuz 9871   QQcq 9969    mod cmo 10708   ^cexp 10924    || cdvds 12498    gcd cgcd 12674   Primecprime 12829   odZcodz 12930   phicphi 12931    pCnt cpc 13007
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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4230  ax-sep 4233  ax-nul 4241  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-iinf 4715  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-mulrcl 8242  ax-addcom 8243  ax-mulcom 8244  ax-addass 8245  ax-mulass 8246  ax-distr 8247  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-1rid 8250  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-precex 8253  ax-cnre 8254  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-ltwlin 8256  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-apti 8258  ax-pre-ltadd 8259  ax-pre-mulgt0 8260  ax-pre-mulext 8261  ax-arch 8262  ax-caucvg 8263
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 839  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-if 3625  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-tr 4214  df-id 4419  df-po 4422  df-iso 4423  df-iord 4492  df-on 4494  df-ilim 4495  df-suc 4497  df-iom 4718  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-f1 5362  df-fo 5363  df-f1o 5364  df-fv 5365  df-isom 5366  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-1st 6347  df-2nd 6348  df-recs 6549  df-irdg 6614  df-frec 6635  df-1o 6660  df-2o 6661  df-oadd 6664  df-er 6780  df-en 6989  df-dom 6990  df-fin 6991  df-sup 7288  df-inf 7289  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-xr 8328  df-ltxr 8329  df-le 8330  df-sub 8462  df-neg 8463  df-reap 8866  df-ap 8873  df-div 8964  df-inn 9255  df-2 9313  df-3 9314  df-4 9315  df-n0 9514  df-z 9595  df-uz 9872  df-q 9970  df-rp 10005  df-fz 10362  df-fzo 10499  df-fl 10654  df-mod 10709  df-seqfrec 10834  df-exp 10925  df-ihash 11164  df-cj 11552  df-re 11553  df-im 11554  df-rsqrt 11708  df-abs 11709  df-clim 11989  df-proddc 12262  df-dvds 12499  df-gcd 12675  df-prm 12830  df-odz 12932  df-phi 12933  df-pc 13008
This theorem is referenced by:  pockthg  13080
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