Theorem prmdivdiv 12100

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 10012	. . 3 |- ( 1 ... ( P - 1 ) ) C_ ( 0 ... ( P - 1 ) )
2		simpr 109	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) )
3	1, 2	sseldi 3126	. 2 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. ( 0 ... ( P - 1 ) ) )
4		simpl 108	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> P e. Prime )
5		elfznn 9949	. . . . . . 7 |- ( A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) -> A e. NN )
6	5	adantl 275	. . . . . 6 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. NN )
7	6	nnzd 9279	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. ZZ )
8		prmnn 11978	. . . . . 6 |- ( P e. Prime -> P e. NN )
9		fzm1ndvds 11740	. . . . . 6 |- ( ( P e. NN /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> -. P || A )
10	8, 9	sylan 281	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> -. P || A )
11		prmdiv.1	. . . . . 6 |- R = ( ( A ^ ( P - 2 ) ) mod P )
12	11	prmdiv 12098	. . . . 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 1220	. . . 4 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> ( R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) /\ P || ( ( A x. R ) - 1 ) ) )
14	13	simprd 113	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> P || ( ( A x. R ) - 1 ) )
15	6	nncnd 8841	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A e. CC )
16	13	simpld 111	. . . . . . 7 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) )
17		elfznn 9949	. . . . . . 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 8841	. . . . 5 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> R e. CC )
20	15, 19	mulcomd 7893	. . . 4 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> ( A x. R ) = ( R x. A ) )
21	20	oveq1d 5836	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> ( ( A x. R ) - 1 ) = ( ( R x. A ) - 1 ) )
22	14, 21	breqtrd 3990	. 2 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> P || ( ( R x. A ) - 1 ) )
23		elfzelz 9921	. . . 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 11740	. . . 4 |- ( ( P e. NN /\ R e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> -. P || R )
26	8, 16, 25	syl2an2r 585	. . 3 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> -. P || R )
27		eqid 2157	. . . 4 |- ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P ) = ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P )
28	27	prmdiveq 12099	. . 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 1220	. 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 928	1 |- ( ( P e. Prime /\ A e. ( 1 ... ( P - 1 ) ) ) -> A = ( ( R ^ ( P - 2 ) ) mod P ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   = wceq 1335   e. wcel 2128   class class class wbr 3965  (class class class)co 5821   0cc0 7726   1c1 7727   x. cmul 7731   - cmin 8040   NNcn 8827   2c2 8878   ZZcz 9161   ...cfz 9905   mod cmo 10214   ^cexp 10411   || cdvds 11676   Primecprime 11975

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1427  ax-7 1428  ax-gen 1429  ax-ie1 1473  ax-ie2 1474  ax-8 1484  ax-10 1485  ax-11 1486  ax-i12 1487  ax-bndl 1489  ax-4 1490  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-13 2130  ax-14 2131  ax-ext 2139  ax-coll 4079  ax-sep 4082  ax-nul 4090  ax-pow 4135  ax-pr 4169  ax-un 4393  ax-setind 4495  ax-iinf 4546  ax-cnex 7817  ax-resscn 7818  ax-1cn 7819  ax-1re 7820  ax-icn 7821  ax-addcl 7822  ax-addrcl 7823  ax-mulcl 7824  ax-mulrcl 7825  ax-addcom 7826  ax-mulcom 7827  ax-addass 7828  ax-mulass 7829  ax-distr 7830  ax-i2m1 7831  ax-0lt1 7832  ax-1rid 7833  ax-0id 7834  ax-rnegex 7835  ax-precex 7836  ax-cnre 7837  ax-pre-ltirr 7838  ax-pre-ltwlin 7839  ax-pre-lttrn 7840  ax-pre-apti 7841  ax-pre-ltadd 7842  ax-pre-mulgt0 7843  ax-pre-mulext 7844  ax-arch 7845  ax-caucvg 7846

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 817  df-dc 821  df-3or 964  df-3an 965  df-tru 1338  df-fal 1341  df-nf 1441  df-sb 1743  df-eu 2009  df-mo 2010  df-clab 2144  df-cleq 2150  df-clel 2153  df-nfc 2288  df-ne 2328  df-nel 2423  df-ral 2440  df-rex 2441  df-reu 2442  df-rmo 2443  df-rab 2444  df-v 2714  df-sbc 2938  df-csb 3032  df-dif 3104  df-un 3106  df-in 3108  df-ss 3115  df-nul 3395  df-if 3506  df-pw 3545  df-sn 3566  df-pr 3567  df-op 3569  df-uni 3773  df-int 3808  df-iun 3851  df-br 3966  df-opab 4026  df-mpt 4027  df-tr 4063  df-id 4253  df-po 4256  df-iso 4257  df-iord 4326  df-on 4328  df-ilim 4329  df-suc 4331  df-iom 4549  df-xp 4591  df-rel 4592  df-cnv 4593  df-co 4594  df-dm 4595  df-rn 4596  df-res 4597  df-ima 4598  df-iota 5134  df-fun 5171  df-fn 5172  df-f 5173  df-f1 5174  df-fo 5175  df-f1o 5176  df-fv 5177  df-isom 5178  df-riota 5777  df-ov 5824  df-oprab 5825  df-mpo 5826  df-1st 6085  df-2nd 6086  df-recs 6249  df-irdg 6314  df-frec 6335  df-1o 6360  df-2o 6361  df-oadd 6364  df-er 6477  df-en 6683  df-dom 6684  df-fin 6685  df-sup 6924  df-pnf 7908  df-mnf 7909  df-xr 7910  df-ltxr 7911  df-le 7912  df-sub 8042  df-neg 8043  df-reap 8444  df-ap 8451  df-div 8540  df-inn 8828  df-2 8886  df-3 8887  df-4 8888  df-n0 9085  df-z 9162  df-uz 9434  df-q 9522  df-rp 9554  df-fz 9906  df-fzo 10035  df-fl 10162  df-mod 10215  df-seqfrec 10338  df-exp 10412  df-ihash 10643  df-cj 10735  df-re 10736  df-im 10737  df-rsqrt 10891  df-abs 10892  df-clim 11169  df-proddc 11441  df-dvds 11677  df-gcd 11822  df-prm 11976  df-phi 12074

This theorem is referenced by: (None)