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Theorem pockthlem 12992
Description: Lemma for pockthg 12993. (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 12745 . . . . . 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 9499 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN0 )
63, 5nnexpcld 11003 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  NN )
76nnzd 9645 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ )
8 pockthlem.5 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
9 prmnn 12745 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
108, 9syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
11 pockthlem.9 . . . . 5  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
1210nnzd 9645 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
13 gcddvds 12597 . . . . . . . . . 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 12602 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN0 )
1716nn0zd 9644 . . . . . . . . 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 9234 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  NN )
22 nnuz 9836 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
2321, 22eleqtrdi 2324 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
24 eluzp1p1 9826 . . . . . . . . . . . . . . 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 2308 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
27 df-2 9244 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  2  =  ( 1  +  1 )
2827fveq2i 5651 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ZZ>= ` 
2 )  =  (
ZZ>= `  ( 1  +  1 ) )
2926, 28eleqtrrdi 2325 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
30 eluz2b2 9881 . . . . . . . . . . . 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 9645 . . . . . . . . 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 12454 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  N )
3732nnne0d 9230 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  =/=  0 )
38 simpr 110 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  =  0  /\  N  =  0 )  ->  N  =  0 )
3938necon3ai 2452 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0
) )
4037, 39syl 14 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0 ) )
41 dvdslegcd 12598 . . . . . . . . 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 6043 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( 1  gcd  N ) )
46 1z 9549 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  ZZ
47 eluzp1m1 9824 . . . . . . . . . . . . . 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 2325 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN )
5049nnnn0d 9499 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN0 )
51 zexpcl 10862 . . . . . . . . . . 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 12625 . . . . . . . . . 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 12607 . . . . . . . . . . 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 12621 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( N  gcd  1 )  =  1 )
5833, 57syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( N  gcd  1
)  =  1 )
5956, 58eqtrd 2264 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  1 )
6045, 54, 593eqtr3d 2272 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  gcd  N
)  =  1 )
61 rpexp 12788 . . . . . . . . 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 4119 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  1 )
6510nnne0d 9230 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  =/=  0 )
66 simpr 110 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  =  0  /\  P  =  0 )  ->  P  =  0 )
6766necon3ai 2452 . . . . . . . . 9  |-  ( P  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0
) )
6865, 67syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )
69 gcdn0cl 12596 . . . . . . . 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 9209 . . . . . . 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 12879 . . . . 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 9645 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  ZZ )
77 prmuz2 12766 . . . . . . . 8  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
788, 77syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
7978, 28eleqtrdi 2324 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
80 eluzp1m1 9824 . . . . . 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 2325 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  NN )
8382nnzd 9645 . . 3  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ZZ )
8419nnzd 9645 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
8549nnzd 9645 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ZZ )
86 pcdvds 12951 . . . . . . 7  |-  ( ( Q  e.  Prime  /\  A  e.  NN )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  A
)
871, 19, 86syl2anc 411 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  A )
8820nnzd 9645 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
89 dvdsmul1 12437 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
9084, 88, 89syl2anc 411 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
9118oveq1d 6043 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( ( ( A  x.  B
)  +  1 )  -  1 ) )
9221nncnd 9199 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  CC )
93 ax-1cn 8168 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  CC
94 pncan 8427 . . . . . . . . 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 2264 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
9790, 96breqtrrd 4121 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  ||  ( N  -  1 ) )
987, 84, 85, 87, 97dvdstrd 12454 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( N  - 
1 ) )
996nnne0d 9230 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  =/=  0 )
100 dvdsval2 12414 . . . . . 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 9561 . . . . . . . 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 9911 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  QQ )
10632, 105syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  QQ )
10731simprd 114 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  <  N )
108 q1mod 10664 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  QQ  /\  1  <  N )  -> 
( 1  mod  N
)  =  1 )
109106, 107, 108syl2anc 411 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  mod  N
)  =  1 )
11044, 109eqtr4d 2267 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  ( 1  mod  N ) )
111 1zzd 9550 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  1  e.  ZZ )
112 moddvds 12423 . . . . . . . . 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 12454 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
116 odzdvds 12881 . . . . . . 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 9199 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  CC )
1206nncnd 9199 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  CC )
1216nnap0d 9231 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) #  0 )
122119, 120, 121divcanap1d 9013 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  =  ( N  -  1 ) )
123118, 122breqtrrd 4121 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) ) )
124 nprmdvds1 12775 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  -.  P  ||  1 )
1258, 124syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  P  ||  1
)
1263nnzd 9645 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  ZZ )
127 iddvdsexp 12439 . . . . . . . . . . . . . 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 12454 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) )
1303nnne0d 9230 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  =/=  0 )
131 dvdsval2 12414 . . . . . . . . . . . . 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 9502 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  0  <_  ( N  -  1 ) )
13549nnred 9198 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  RR )
1363nnred 9198 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
1373nngt0d 9229 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  0  <  Q )
138 ge0div 9093 . . . . . . . . . . . . 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 9536 . . . . . . . . . . 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 10862 . . . . . . . . . 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 9561 . . . . . . . . 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 12646 . . . . . . . 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 12881 . . . . . . . 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 9199 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
1533nnap0d 9231 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q #  0 )
1544nnzd 9645 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  ZZ )
155152, 153, 154expm1apd 10991 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) )  =  ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /  Q ) )
156155oveq2d 6044 . . . . . . . . 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 9235 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  RR )
158157recnd 8250 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  CC )
159158, 120, 152, 153divassapd 9048 . . . . . . . . 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 6043 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /  Q )  =  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
161156, 159, 1603eqtr2d 2270 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( ( Q 
pCnt  A )  -  1 ) ) )  =  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) )
162161breq2d 4105 . . . . . . 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 4105 . . . . . 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 12991 . . . 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 12882 . . . . 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 12858 . . . . 5  |-  ( P  e.  Prime  ->  ( phi `  P )  =  ( P  -  1 ) )
1738, 172syl 14 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( phi `  P
)  =  ( P  -  1 ) )
174171, 173breqtrd 4119 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( P  -  1 ) )
1757, 76, 83, 169, 174dvdstrd 12454 . 2  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( P  - 
1 ) )
176 pcdvdsb 12956 . . 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 2202    =/= wne 2403   class class class wbr 4093   ` cfv 5333  (class class class)co 6028   CCcc 8073   RRcr 8074   0cc0 8075   1c1 8076    + caddc 8078    x. cmul 8080    < clt 8256    <_ cle 8257    - cmin 8392    / cdiv 8894   NNcn 9185   2c2 9236   NN0cn0 9444   ZZcz 9523   ZZ>=cuz 9799   QQcq 9897    mod cmo 10630   ^cexp 10846    || cdvds 12411    gcd cgcd 12587   Primecprime 12742   odZcodz 12843   phicphi 12844    pCnt cpc 12920
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 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4209  ax-sep 4212  ax-nul 4220  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-iinf 4692  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-mulrcl 8174  ax-addcom 8175  ax-mulcom 8176  ax-addass 8177  ax-mulass 8178  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-1rid 8182  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-precex 8185  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191  ax-pre-mulgt0 8192  ax-pre-mulext 8193  ax-arch 8194  ax-caucvg 8195
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 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-nul 3497  df-if 3608  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-tr 4193  df-id 4396  df-po 4399  df-iso 4400  df-iord 4469  df-on 4471  df-ilim 4472  df-suc 4474  df-iom 4695  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-isom 5342  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-1st 6312  df-2nd 6313  df-recs 6514  df-irdg 6579  df-frec 6600  df-1o 6625  df-2o 6626  df-oadd 6629  df-er 6745  df-en 6953  df-dom 6954  df-fin 6955  df-sup 7226  df-inf 7227  df-pnf 8258  df-mnf 8259  df-xr 8260  df-ltxr 8261  df-le 8262  df-sub 8394  df-neg 8395  df-reap 8797  df-ap 8804  df-div 8895  df-inn 9186  df-2 9244  df-3 9245  df-4 9246  df-n0 9445  df-z 9524  df-uz 9800  df-q 9898  df-rp 9933  df-fz 10289  df-fzo 10423  df-fl 10576  df-mod 10631  df-seqfrec 10756  df-exp 10847  df-ihash 11084  df-cj 11465  df-re 11466  df-im 11467  df-rsqrt 11621  df-abs 11622  df-clim 11902  df-proddc 12175  df-dvds 12412  df-gcd 12588  df-prm 12743  df-odz 12845  df-phi 12846  df-pc 12921
This theorem is referenced by:  pockthg  12993
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