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Theorem pockthlem 12919
Description: Lemma for pockthg 12920. (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 12672 . . . . . 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 9445 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN0 )
63, 5nnexpcld 10947 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  NN )
76nnzd 9591 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ )
8 pockthlem.5 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
9 prmnn 12672 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
108, 9syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
11 pockthlem.9 . . . . 5  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
1210nnzd 9591 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
13 gcddvds 12524 . . . . . . . . . 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 12529 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN0 )
1716nn0zd 9590 . . . . . . . . 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 9182 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  NN )
22 nnuz 9782 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
2321, 22eleqtrdi 2322 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
24 eluzp1p1 9772 . . . . . . . . . . . . . . 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 2306 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
27 df-2 9192 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  2  =  ( 1  +  1 )
2827fveq2i 5638 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ZZ>= ` 
2 )  =  (
ZZ>= `  ( 1  +  1 ) )
2926, 28eleqtrrdi 2323 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
30 eluz2b2 9827 . . . . . . . . . . . 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 9591 . . . . . . . . 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 12381 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  N )
3732nnne0d 9178 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  =/=  0 )
38 simpr 110 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  =  0  /\  N  =  0 )  ->  N  =  0 )
3938necon3ai 2449 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0
) )
4037, 39syl 14 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0 ) )
41 dvdslegcd 12525 . . . . . . . . 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 1274 . . . . . . . 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 6028 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( 1  gcd  N ) )
46 1z 9495 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  ZZ
47 eluzp1m1 9770 . . . . . . . . . . . . . 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 2323 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN )
5049nnnn0d 9445 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN0 )
51 zexpcl 10806 . . . . . . . . . . 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 12552 . . . . . . . . . 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 12534 . . . . . . . . . . 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 12548 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( N  gcd  1 )  =  1 )
5833, 57syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( N  gcd  1
)  =  1 )
5956, 58eqtrd 2262 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  1 )
6045, 54, 593eqtr3d 2270 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  gcd  N
)  =  1 )
61 rpexp 12715 . . . . . . . . 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 1271 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  gcd 
N )  =  1  <-> 
( C  gcd  N
)  =  1 ) )
6360, 62mpbid 147 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  N
)  =  1 )
6443, 63breqtrd 4112 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  1 )
6510nnne0d 9178 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  =/=  0 )
66 simpr 110 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  =  0  /\  P  =  0 )  ->  P  =  0 )
6766necon3ai 2449 . . . . . . . . 9  |-  ( P  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0
) )
6865, 67syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )
69 gcdn0cl 12523 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( C  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  /\  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )  ->  ( C  gcd  P )  e.  NN )
7011, 12, 68, 69syl21anc 1270 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN )
71 nnle1eq1 9157 . . . . . . 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 12806 . . . . 5  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( odZ `  P ) `  C
)  e.  NN )
7510, 11, 73, 74syl3anc 1271 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  NN )
7675nnzd 9591 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  ZZ )
77 prmuz2 12693 . . . . . . . 8  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
788, 77syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
7978, 28eleqtrdi 2322 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
80 eluzp1m1 9770 . . . . . 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 2323 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  NN )
8382nnzd 9591 . . 3  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ZZ )
8419nnzd 9591 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
8549nnzd 9591 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ZZ )
86 pcdvds 12878 . . . . . . 7  |-  ( ( Q  e.  Prime  /\  A  e.  NN )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  A
)
871, 19, 86syl2anc 411 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  A )
8820nnzd 9591 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
89 dvdsmul1 12364 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
9084, 88, 89syl2anc 411 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
9118oveq1d 6028 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( ( ( A  x.  B
)  +  1 )  -  1 ) )
9221nncnd 9147 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  CC )
93 ax-1cn 8115 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  CC
94 pncan 8375 . . . . . . . . 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 2262 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
9790, 96breqtrrd 4114 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  ||  ( N  -  1 ) )
987, 84, 85, 87, 97dvdstrd 12381 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( N  - 
1 ) )
996nnne0d 9178 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  =/=  0 )
100 dvdsval2 12341 . . . . . 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 1271 . . . . 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 9507 . . . . . . . 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 9857 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  QQ )
10632, 105syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  QQ )
10731simprd 114 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  <  N )
108 q1mod 10608 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  QQ  /\  1  <  N )  -> 
( 1  mod  N
)  =  1 )
109106, 107, 108syl2anc 411 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  mod  N
)  =  1 )
11044, 109eqtr4d 2265 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  ( 1  mod  N ) )
111 1zzd 9496 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  1  e.  ZZ )
112 moddvds 12350 . . . . . . . . 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 1271 . . . . . . . 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 12381 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
116 odzdvds 12808 . . . . . . 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 1274 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) ) )
118115, 117mpbid 147 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) )
11949nncnd 9147 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  CC )
1206nncnd 9147 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  CC )
1216nnap0d 9179 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) #  0 )
122119, 120, 121divcanap1d 8961 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  =  ( N  -  1 ) )
123118, 122breqtrrd 4114 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) ) )
124 nprmdvds1 12702 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  -.  P  ||  1 )
1258, 124syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  P  ||  1
)
1263nnzd 9591 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  ZZ )
127 iddvdsexp 12366 . . . . . . . . . . . . . 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 12381 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) )
1303nnne0d 9178 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  =/=  0 )
131 dvdsval2 12341 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  Q  =/=  0  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  -> 
( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
132126, 130, 85, 131syl3anc 1271 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
133129, 132mpbid 147 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ )
13450nn0ge0d 9448 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  0  <_  ( N  -  1 ) )
13549nnred 9146 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  RR )
1363nnred 9146 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
1373nngt0d 9177 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  0  <  Q )
138 ge0div 9041 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  RR  /\  Q  e.  RR  /\  0  <  Q )  ->  (
0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
139135, 136, 137, 138syl3anc 1271 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
140134, 139mpbid 147 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
141 elnn0z 9482 . . . . . . . . . . 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 10806 . . . . . . . . . 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 9507 . . . . . . . . 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 12573 . . . . . . . 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 1271 . . . . . . 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 12808 . . . . . . . 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 1274 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
1523nncnd 9147 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
1533nnap0d 9179 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q #  0 )
1544nnzd 9591 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  ZZ )
155152, 153, 154expm1apd 10935 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) )  =  ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /  Q ) )
156155oveq2d 6029 . . . . . . . . 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 9183 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  RR )
158157recnd 8198 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  CC )
159158, 120, 152, 153divassapd 8996 . . . . . . . . 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 6028 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /  Q )  =  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
161156, 159, 1603eqtr2d 2268 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( ( Q 
pCnt  A )  -  1 ) ) )  =  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) )
162161breq2d 4098 . . . . . . 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 4098 . . . . . 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 667 . . . 4  |-  ( ph  ->  -.  ( ( odZ `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) )
168 prmpwdvds 12918 . . . 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 1287 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( ( odZ `  P ) `  C ) )
170 odzphi 12809 . . . . 5  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
17110, 11, 73, 170syl3anc 1271 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
172 phiprm 12785 . . . . 5  |-  ( P  e.  Prime  ->  ( phi `  P )  =  ( P  -  1 ) )
1738, 172syl 14 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( phi `  P
)  =  ( P  -  1 ) )
174171, 173breqtrd 4112 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( P  -  1 ) )
1757, 76, 83, 169, 174dvdstrd 12381 . 2  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( P  - 
1 ) )
176 pcdvdsb 12883 . . 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 1271 . 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 1395    e. wcel 2200    =/= wne 2400   class class class wbr 4086   ` cfv 5324  (class class class)co 6013   CCcc 8020   RRcr 8021   0cc0 8022   1c1 8023    + caddc 8025    x. cmul 8027    < clt 8204    <_ cle 8205    - cmin 8340    / cdiv 8842   NNcn 9133   2c2 9184   NN0cn0 9392   ZZcz 9469   ZZ>=cuz 9745   QQcq 9843    mod cmo 10574   ^cexp 10790    || cdvds 12338    gcd cgcd 12514   Primecprime 12669   odZcodz 12770   phicphi 12771    pCnt cpc 12847
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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-coll 4202  ax-sep 4205  ax-nul 4213  ax-pow 4262  ax-pr 4297  ax-un 4528  ax-setind 4633  ax-iinf 4684  ax-cnex 8113  ax-resscn 8114  ax-1cn 8115  ax-1re 8116  ax-icn 8117  ax-addcl 8118  ax-addrcl 8119  ax-mulcl 8120  ax-mulrcl 8121  ax-addcom 8122  ax-mulcom 8123  ax-addass 8124  ax-mulass 8125  ax-distr 8126  ax-i2m1 8127  ax-0lt1 8128  ax-1rid 8129  ax-0id 8130  ax-rnegex 8131  ax-precex 8132  ax-cnre 8133  ax-pre-ltirr 8134  ax-pre-ltwlin 8135  ax-pre-lttrn 8136  ax-pre-apti 8137  ax-pre-ltadd 8138  ax-pre-mulgt0 8139  ax-pre-mulext 8140  ax-arch 8141  ax-caucvg 8142
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 836  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2802  df-sbc 3030  df-csb 3126  df-dif 3200  df-un 3202  df-in 3204  df-ss 3211  df-nul 3493  df-if 3604  df-pw 3652  df-sn 3673  df-pr 3674  df-op 3676  df-uni 3892  df-int 3927  df-iun 3970  df-br 4087  df-opab 4149  df-mpt 4150  df-tr 4186  df-id 4388  df-po 4391  df-iso 4392  df-iord 4461  df-on 4463  df-ilim 4464  df-suc 4466  df-iom 4687  df-xp 4729  df-rel 4730  df-cnv 4731  df-co 4732  df-dm 4733  df-rn 4734  df-res 4735  df-ima 4736  df-iota 5284  df-fun 5326  df-fn 5327  df-f 5328  df-f1 5329  df-fo 5330  df-f1o 5331  df-fv 5332  df-isom 5333  df-riota 5966  df-ov 6016  df-oprab 6017  df-mpo 6018  df-1st 6298  df-2nd 6299  df-recs 6466  df-irdg 6531  df-frec 6552  df-1o 6577  df-2o 6578  df-oadd 6581  df-er 6697  df-en 6905  df-dom 6906  df-fin 6907  df-sup 7174  df-inf 7175  df-pnf 8206  df-mnf 8207  df-xr 8208  df-ltxr 8209  df-le 8210  df-sub 8342  df-neg 8343  df-reap 8745  df-ap 8752  df-div 8843  df-inn 9134  df-2 9192  df-3 9193  df-4 9194  df-n0 9393  df-z 9470  df-uz 9746  df-q 9844  df-rp 9879  df-fz 10234  df-fzo 10368  df-fl 10520  df-mod 10575  df-seqfrec 10700  df-exp 10791  df-ihash 11028  df-cj 11393  df-re 11394  df-im 11395  df-rsqrt 11549  df-abs 11550  df-clim 11830  df-proddc 12102  df-dvds 12339  df-gcd 12515  df-prm 12670  df-odz 12772  df-phi 12773  df-pc 12848
This theorem is referenced by:  pockthg  12920
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