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Theorem pockthlem 12354
Description: Lemma for pockthg 12355. (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 12110 . . . . . 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 9229 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  NN0 )
63, 5nnexpcld 10676 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  NN )
76nnzd 9374 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  ZZ )
8 pockthlem.5 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  Prime )
9 prmnn 12110 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  NN )
108, 9syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  P  e.  NN )
11 pockthlem.9 . . . . 5  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
1210nnzd 9374 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  P  e.  ZZ )
13 gcddvds 11964 . . . . . . . . . 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 11969 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN0 )
1716nn0zd 9373 . . . . . . . . 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 8968 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  NN )
22 nnuz 9563 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
2321, 22eleqtrdi 2270 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
24 eluzp1p1 9553 . . . . . . . . . . . . . . 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 2254 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
27 df-2 8978 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  2  =  ( 1  +  1 )
2827fveq2i 5519 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ZZ>= ` 
2 )  =  (
ZZ>= `  ( 1  +  1 ) )
2926, 28eleqtrrdi 2271 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  N  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
30 eluz2b2 9603 . . . . . . . . . . . 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 9374 . . . . . . . . 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 11837 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  ||  N )
3732nnne0d 8964 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  =/=  0 )
38 simpr 110 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  =  0  /\  N  =  0 )  ->  N  =  0 )
3938necon3ai 2396 . . . . . . . . . 10  |-  ( N  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0
) )
4037, 39syl 14 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  N  =  0 ) )
41 dvdslegcd 11965 . . . . . . . . 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 1241 . . . . . . . 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 5890 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  mod 
N )  gcd  N
)  =  ( 1  gcd  N ) )
46 1z 9279 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  e.  ZZ
47 eluzp1m1 9551 . . . . . . . . . . . . . 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 2271 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN )
5049nnnn0d 9229 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  NN0 )
51 zexpcl 10535 . . . . . . . . . . 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 11992 . . . . . . . . . 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 11974 . . . . . . . . . . 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 11988 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  ZZ  ->  ( N  gcd  1 )  =  1 )
5833, 57syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( N  gcd  1
)  =  1 )
5956, 58eqtrd 2210 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  gcd  N
)  =  1 )
6045, 54, 593eqtr3d 2218 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  gcd  N
)  =  1 )
61 rpexp 12153 . . . . . . . . 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 1238 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C ^ ( N  - 
1 ) )  gcd 
N )  =  1  <-> 
( C  gcd  N
)  =  1 ) )
6360, 62mpbid 147 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  N
)  =  1 )
6443, 63breqtrd 4030 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  <_  1 )
6510nnne0d 8964 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  P  =/=  0 )
66 simpr 110 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  =  0  /\  P  =  0 )  ->  P  =  0 )
6766necon3ai 2396 . . . . . . . . 9  |-  ( P  =/=  0  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0
) )
6865, 67syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )
69 gcdn0cl 11963 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( C  e.  ZZ  /\  P  e.  ZZ )  /\  -.  ( C  =  0  /\  P  =  0 ) )  ->  ( C  gcd  P )  e.  NN )
7011, 12, 68, 69syl21anc 1237 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  P
)  e.  NN )
71 nnle1eq1 8943 . . . . . . 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 12243 . . . . 5  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( odZ `  P ) `  C
)  e.  NN )
7510, 11, 73, 74syl3anc 1238 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  NN )
7675nnzd 9374 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  e.  ZZ )
77 prmuz2 12131 . . . . . . . 8  |-  ( P  e.  Prime  ->  P  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
788, 77syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
7978, 28eleqtrdi 2270 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  1 ) ) )
80 eluzp1m1 9551 . . . . . 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 2271 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  NN )
8382nnzd 9374 . . 3  |-  ( ph  ->  ( P  -  1 )  e.  ZZ )
8419nnzd 9374 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
8549nnzd 9374 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  ZZ )
86 pcdvds 12314 . . . . . . 7  |-  ( ( Q  e.  Prime  /\  A  e.  NN )  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  ||  A
)
871, 19, 86syl2anc 411 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  A )
8820nnzd 9374 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
89 dvdsmul1 11820 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
9084, 88, 89syl2anc 411 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A  ||  ( A  x.  B ) )
9118oveq1d 5890 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( ( ( A  x.  B
)  +  1 )  -  1 ) )
9221nncnd 8933 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( A  x.  B
)  e.  CC )
93 ax-1cn 7904 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  CC
94 pncan 8163 . . . . . . . . 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 2210 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  =  ( A  x.  B ) )
9790, 96breqtrrd 4032 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  ||  ( N  -  1 ) )
987, 84, 85, 87, 97dvdstrd 11837 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( N  - 
1 ) )
996nnne0d 8964 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  =/=  0 )
100 dvdsval2 11797 . . . . . 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 1238 . . . . 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 9291 . . . . . . . 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 9633 . . . . . . . . . . 11  |-  ( N  e.  NN  ->  N  e.  QQ )
10632, 105syl 14 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  N  e.  QQ )
10731simprd 114 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  1  <  N )
108 q1mod 10356 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( N  e.  QQ  /\  1  <  N )  -> 
( 1  mod  N
)  =  1 )
109106, 107, 108syl2anc 411 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( 1  mod  N
)  =  1 )
11044, 109eqtr4d 2213 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
( N  -  1 ) )  mod  N
)  =  ( 1  mod  N ) )
111 1zzd 9280 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  1  e.  ZZ )
112 moddvds 11806 . . . . . . . . 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 1238 . . . . . . . 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 11837 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  P  ||  ( ( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 ) )
116 odzdvds 12245 . . . . . . 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 1241 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ ( N  -  1 ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) ) )
118115, 117mpbid 147 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( N  -  1 ) )
11949nncnd 8933 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  CC )
1206nncnd 8933 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) )  e.  CC )
1216nnap0d 8965 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) #  0 )
122119, 120, 121divcanap1d 8748 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  =  ( N  -  1 ) )
123118, 122breqtrrd 4032 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( (
( N  -  1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) ) )
124 nprmdvds1 12140 . . . . . 6  |-  ( P  e.  Prime  ->  -.  P  ||  1 )
1258, 124syl 14 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  P  ||  1
)
1263nnzd 9374 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  ZZ )
127 iddvdsexp 11822 . . . . . . . . . . . . . 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 11837 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  Q  ||  ( N  -  1 ) )
1303nnne0d 8964 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  =/=  0 )
131 dvdsval2 11797 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Q  e.  ZZ  /\  Q  =/=  0  /\  ( N  -  1 )  e.  ZZ )  -> 
( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
132126, 130, 85, 131syl3anc 1238 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( Q  ||  ( N  -  1 )  <-> 
( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ ) )
133129, 132mpbid 147 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  Q
)  e.  ZZ )
13450nn0ge0d 9232 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  0  <_  ( N  -  1 ) )
13549nnred 8932 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( N  -  1 )  e.  RR )
1363nnred 8932 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  Q  e.  RR )
1373nngt0d 8963 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  0  <  Q )
138 ge0div 8828 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( N  -  1 )  e.  RR  /\  Q  e.  RR  /\  0  <  Q )  ->  (
0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
139135, 136, 137, 138syl3anc 1238 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( 0  <_  ( N  -  1 )  <->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
140134, 139mpbid 147 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  0  <_  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
141 elnn0z 9266 . . . . . . . . . . 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 10535 . . . . . . . . . 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 9291 . . . . . . . . 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 12013 . . . . . . . 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 1238 . . . . . . 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 12245 . . . . . . . 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 1241 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( P  ||  (
( C ^ (
( N  -  1 )  /  Q ) )  -  1 )  <-> 
( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( ( N  -  1 )  /  Q ) ) )
1523nncnd 8933 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q  e.  CC )
1533nnap0d 8965 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  Q #  0 )
1544nnzd 9374 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( Q  pCnt  A
)  e.  ZZ )
155152, 153, 154expm1apd 10664 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) )  =  ( ( Q ^ ( Q 
pCnt  A ) )  /  Q ) )
156155oveq2d 5891 . . . . . . . . 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 8969 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  RR )
158157recnd 7986 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  e.  CC )
159158, 120, 152, 153divassapd 8783 . . . . . . . . 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 5890 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( N  -  1 )  /  ( Q ^
( Q  pCnt  A
) ) )  x.  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  /  Q )  =  ( ( N  -  1 )  /  Q ) )
161156, 159, 1603eqtr2d 2216 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( N  -  1 )  / 
( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ ( ( Q 
pCnt  A )  -  1 ) ) )  =  ( ( N  - 
1 )  /  Q
) )
162161breq2d 4016 . . . . . . 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 4016 . . . . . 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 663 . . . 4  |-  ( ph  ->  -.  ( ( odZ `  P ) `  C )  ||  (
( ( N  - 
1 )  /  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) )  x.  ( Q ^ (
( Q  pCnt  A
)  -  1 ) ) ) )
168 prmpwdvds 12353 . . . 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 1254 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( ( odZ `  P ) `  C ) )
170 odzphi 12246 . . . . 5  |-  ( ( P  e.  NN  /\  C  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  P )  =  1 )  ->  (
( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
17110, 11, 73, 170syl3anc 1238 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( phi `  P ) )
172 phiprm 12223 . . . . 5  |-  ( P  e.  Prime  ->  ( phi `  P )  =  ( P  -  1 ) )
1738, 172syl 14 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( phi `  P
)  =  ( P  -  1 ) )
174171, 173breqtrd 4030 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( odZ `  P ) `  C
)  ||  ( P  -  1 ) )
1757, 76, 83, 169, 174dvdstrd 11837 . 2  |-  ( ph  ->  ( Q ^ ( Q  pCnt  A ) ) 
||  ( P  - 
1 ) )
176 pcdvdsb 12319 . . 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 1238 . 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 1353    e. wcel 2148    =/= wne 2347   class class class wbr 4004   ` cfv 5217  (class class class)co 5875   CCcc 7809   RRcr 7810   0cc0 7811   1c1 7812    + caddc 7814    x. cmul 7816    < clt 7992    <_ cle 7993    - cmin 8128    / cdiv 8629   NNcn 8919   2c2 8970   NN0cn0 9176   ZZcz 9253   ZZ>=cuz 9528   QQcq 9619    mod cmo 10322   ^cexp 10519    || cdvds 11794    gcd cgcd 11943   Primecprime 12107   odZcodz 12208   phicphi 12209    pCnt cpc 12284
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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4119  ax-sep 4122  ax-nul 4130  ax-pow 4175  ax-pr 4210  ax-un 4434  ax-setind 4537  ax-iinf 4588  ax-cnex 7902  ax-resscn 7903  ax-1cn 7904  ax-1re 7905  ax-icn 7906  ax-addcl 7907  ax-addrcl 7908  ax-mulcl 7909  ax-mulrcl 7910  ax-addcom 7911  ax-mulcom 7912  ax-addass 7913  ax-mulass 7914  ax-distr 7915  ax-i2m1 7916  ax-0lt1 7917  ax-1rid 7918  ax-0id 7919  ax-rnegex 7920  ax-precex 7921  ax-cnre 7922  ax-pre-ltirr 7923  ax-pre-ltwlin 7924  ax-pre-lttrn 7925  ax-pre-apti 7926  ax-pre-ltadd 7927  ax-pre-mulgt0 7928  ax-pre-mulext 7929  ax-arch 7930  ax-caucvg 7931
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 831  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2740  df-sbc 2964  df-csb 3059  df-dif 3132  df-un 3134  df-in 3136  df-ss 3143  df-nul 3424  df-if 3536  df-pw 3578  df-sn 3599  df-pr 3600  df-op 3602  df-uni 3811  df-int 3846  df-iun 3889  df-br 4005  df-opab 4066  df-mpt 4067  df-tr 4103  df-id 4294  df-po 4297  df-iso 4298  df-iord 4367  df-on 4369  df-ilim 4370  df-suc 4372  df-iom 4591  df-xp 4633  df-rel 4634  df-cnv 4635  df-co 4636  df-dm 4637  df-rn 4638  df-res 4639  df-ima 4640  df-iota 5179  df-fun 5219  df-fn 5220  df-f 5221  df-f1 5222  df-fo 5223  df-f1o 5224  df-fv 5225  df-isom 5226  df-riota 5831  df-ov 5878  df-oprab 5879  df-mpo 5880  df-1st 6141  df-2nd 6142  df-recs 6306  df-irdg 6371  df-frec 6392  df-1o 6417  df-2o 6418  df-oadd 6421  df-er 6535  df-en 6741  df-dom 6742  df-fin 6743  df-sup 6983  df-inf 6984  df-pnf 7994  df-mnf 7995  df-xr 7996  df-ltxr 7997  df-le 7998  df-sub 8130  df-neg 8131  df-reap 8532  df-ap 8539  df-div 8630  df-inn 8920  df-2 8978  df-3 8979  df-4 8980  df-n0 9177  df-z 9254  df-uz 9529  df-q 9620  df-rp 9654  df-fz 10009  df-fzo 10143  df-fl 10270  df-mod 10323  df-seqfrec 10446  df-exp 10520  df-ihash 10756  df-cj 10851  df-re 10852  df-im 10853  df-rsqrt 11007  df-abs 11008  df-clim 11287  df-proddc 11559  df-dvds 11795  df-gcd 11944  df-prm 12108  df-odz 12210  df-phi 12211  df-pc 12285
This theorem is referenced by:  pockthg  12355
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