Theorem prmdivdiv 12251

Description: The (modular) inverse of the inverse of a number is itself. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Jan-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
prmdiv.1	|- R = ( ( A ^ ( P - 2 ) ) mod P )

Assertion

Ref	Expression
prmdivdiv	|- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A = ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P ) )

Proof of Theorem prmdivdiv

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fz1ssfz0 10131	. . 3 |- ( 1 ... ( P - 1 ) ) C_ ( 0 ... ( P - 1 ) )
2		simpr 110	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) )
3	1, 2	sselid 3165	. 2 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. ( 0 ... ( P - 1 ) ) )
4		simpl 109	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> P e. Prime )
5		elfznn 10068	. . . . . . 7 |- ( A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) -> A e. NN )
6	5	adantl 277	. . . . . 6 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. NN )
7	6	nnzd 9388	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. ZZ )
8		prmnn 12124	. . . . . 6 |- ( P e. Prime -> P e. NN )
9		fzm1ndvds 11876	. . . . . 6 |- ( ( P e. NN /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> -. P || A )
10	8, 9	sylan 283	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> -. P || A )
11		prmdiv.1	. . . . . 6 |- R = ( ( A ^ ( P - 2 ) ) mod P )
12	11	prmdiv 12249	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ZZ /\ -. P || A ) -> ( R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) /\ P || ( ( A x. R ) - 1 ) ) )
13	4, 7, 10, 12	syl3anc 1248	. . . 4 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> ( R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) /\ P || ( ( A x. R ) - 1 ) ) )
14	13	simprd 114	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> P || ( ( A x. R ) - 1 ) )
15	6	nncnd 8947	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. CC )
16	13	simpld 112	. . . . . . 7 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) )
17		elfznn 10068	. . . . . . 7 |- ( R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) -> R e. NN )
18	16, 17	syl 14	. . . . . 6 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> R e. NN )
19	18	nncnd 8947	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> R e. CC )
20	15, 19	mulcomd 7993	. . . 4 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> ( A x. R ) = ( R x. A ) )
21	20	oveq1d 5903	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> ( ( A x. R ) - 1 ) = ( ( R x. A ) - 1 ) )
22	14, 21	breqtrd 4041	. 2 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> P || ( ( R x. A ) - 1 ) )
23		elfzelz 10039	. . . 4 |- ( R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) -> R e. ZZ )
24	16, 23	syl 14	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> R e. ZZ )
25		fzm1ndvds 11876	. . . 4 |- ( ( P e. NN /\ R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> -. P || R )
26	8, 16, 25	syl2an2r 595	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> -. P || R )
27		eqid 2187	. . . 4 |- ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P ) = ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P )
28	27	prmdiveq 12250	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ R e. ZZ /\ -. P || R ) -> ( ( A e. ( 0 ... ( P - 1 ) ) /\ P || ( ( R x. A ) - 1 ) ) <-> A = ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P ) ) )
29	4, 24, 26, 28	syl3anc 1248	. 2 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> ( ( A e. ( 0 ... ( P - 1 ) ) /\ P || ( ( R x. A ) - 1 ) ) <-> A = ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P ) ) )
30	3, 22, 29	mpbi2and 944	1 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A = ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   = wceq 1363   e. wcel 2158   class class class wbr 4015  (class class class)co 5888   0cc0 7825   1c1 7826   x. cmul 7830   - cmin 8142   NNcn 8933   2c2 8984   ZZcz 9267   ...cfz 10022   mod cmo 10336   ^cexp 10533   || cdvds 11808   Primecprime 12121

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2160  ax-14 2161  ax-ext 2169  ax-coll 4130  ax-sep 4133  ax-nul 4141  ax-pow 4186  ax-pr 4221  ax-un 4445  ax-setind 4548  ax-iinf 4599  ax-cnex 7916  ax-resscn 7917  ax-1cn 7918  ax-1re 7919  ax-icn 7920  ax-addcl 7921  ax-addrcl 7922  ax-mulcl 7923  ax-mulrcl 7924  ax-addcom 7925  ax-mulcom 7926  ax-addass 7927  ax-mulass 7928  ax-distr 7929  ax-i2m1 7930  ax-0lt1 7931  ax-1rid 7932  ax-0id 7933  ax-rnegex 7934  ax-precex 7935  ax-cnre 7936  ax-pre-ltirr 7937  ax-pre-ltwlin 7938  ax-pre-lttrn 7939  ax-pre-apti 7940  ax-pre-ltadd 7941  ax-pre-mulgt0 7942  ax-pre-mulext 7943  ax-arch 7944  ax-caucvg 7945

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2039  df-mo 2040  df-clab 2174  df-cleq 2180  df-clel 2183  df-nfc 2318  df-ne 2358  df-nel 2453  df-ral 2470  df-rex 2471  df-reu 2472  df-rmo 2473  df-rab 2474  df-v 2751  df-sbc 2975  df-csb 3070  df-dif 3143  df-un 3145  df-in 3147  df-ss 3154  df-nul 3435  df-if 3547  df-pw 3589  df-sn 3610  df-pr 3611  df-op 3613  df-uni 3822  df-int 3857  df-iun 3900  df-br 4016  df-opab 4077  df-mpt 4078  df-tr 4114  df-id 4305  df-po 4308  df-iso 4309  df-iord 4378  df-on 4380  df-ilim 4381  df-suc 4383  df-iom 4602  df-xp 4644  df-rel 4645  df-cnv 4646  df-co 4647  df-dm 4648  df-rn 4649  df-res 4650  df-ima 4651  df-iota 5190  df-fun 5230  df-fn 5231  df-f 5232  df-f1 5233  df-fo 5234  df-f1o 5235  df-fv 5236  df-isom 5237  df-riota 5844  df-ov 5891  df-oprab 5892  df-mpo 5893  df-1st 6155  df-2nd 6156  df-recs 6320  df-irdg 6385  df-frec 6406  df-1o 6431  df-2o 6432  df-oadd 6435  df-er 6549  df-en 6755  df-dom 6756  df-fin 6757  df-sup 6997  df-pnf 8008  df-mnf 8009  df-xr 8010  df-ltxr 8011  df-le 8012  df-sub 8144  df-neg 8145  df-reap 8546  df-ap 8553  df-div 8644  df-inn 8934  df-2 8992  df-3 8993  df-4 8994  df-n0 9191  df-z 9268  df-uz 9543  df-q 9634  df-rp 9668  df-fz 10023  df-fzo 10157  df-fl 10284  df-mod 10337  df-seqfrec 10460  df-exp 10534  df-ihash 10770  df-cj 10865  df-re 10866  df-im 10867  df-rsqrt 11021  df-abs 11022  df-clim 11301  df-proddc 11573  df-dvds 11809  df-gcd 11958  df-prm 12122  df-phi 12225

This theorem is referenced by: (None)