ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  eulerthlemth GIF version

Theorem eulerthlemth 13012
Description: Lemma for eulerth 13013. The result. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2014.) (Revised by Jim Kingdon, 2-Sep-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
eulerth.1 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
eulerth.2 𝑆 = {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1}
eulerth.4 (𝜑𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto𝑆)
Assertion
Ref Expression
eulerthlemth (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁))
Distinct variable groups:   𝑦,𝐴   𝑦,𝐹   𝑦,𝑁   𝜑,𝑦
Allowed substitution hint:   𝑆(𝑦)

Proof of Theorem eulerthlemth
Dummy variables 𝑢 𝑣 𝑥 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eulerth.1 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
2 eulerth.2 . . . . . 6 𝑆 = {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1}
3 eulerth.4 . . . . . 6 (𝜑𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto𝑆)
41, 2, 3eulerthlema 13010 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) mod 𝑁) = (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) mod 𝑁))
51simp1d 1040 . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
61simp2d 1041 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
75phicld 12998 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (ϕ‘𝑁) ∈ ℕ)
87nnnn0d 9622 . . . . . . . 8 (𝜑 → (ϕ‘𝑁) ∈ ℕ0)
9 zexpcl 10993 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (ϕ‘𝑁) ∈ ℕ0) → (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℤ)
106, 8, 9syl2anc 415 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℤ)
11 1zzd 9673 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
127nnzd 9769 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (ϕ‘𝑁) ∈ ℤ)
1311, 12fzfigd 10870 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...(ϕ‘𝑁)) ∈ Fin)
14 ssrab2 3333 . . . . . . . . . . 11 {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1} ⊆ (0..^𝑁)
152, 14eqsstri 3280 . . . . . . . . . 10 𝑆 ⊆ (0..^𝑁)
16 fzo0ssnn0 10635 . . . . . . . . . . 11 (0..^𝑁) ⊆ ℕ0
17 nn0ssz 9664 . . . . . . . . . . 11 0 ⊆ ℤ
1816, 17sstri 3257 . . . . . . . . . 10 (0..^𝑁) ⊆ ℤ
1915, 18sstri 3257 . . . . . . . . 9 𝑆 ⊆ ℤ
20 f1of 5639 . . . . . . . . . . 11 (𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto𝑆𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
213, 20syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
2221ffvelcdmda 5843 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑥) ∈ 𝑆)
2319, 22sselid 3246 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑥) ∈ ℤ)
2413, 23fprodzcl 12378 . . . . . . 7 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) ∈ ℤ)
2510, 24zmulcld 9776 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) ∈ ℤ)
26 fveq2 5695 . . . . . . . . 9 (𝑧 = (𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)) → (𝐹𝑧) = (𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))))
27 eqid 2238 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))) = (𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)))
281, 2, 3, 27eulerthlemh 13011 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))):(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto→(1...(ϕ‘𝑁)))
29 eqid 2238 . . . . . . . . . . . . 13 (1...(ϕ‘𝑁)) = (1...(ϕ‘𝑁))
30 fveq2 5695 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑣 = 𝑢 → (𝐹𝑣) = (𝐹𝑢))
3130oveq2d 6101 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑣 = 𝑢 → (𝐴 · (𝐹𝑣)) = (𝐴 · (𝐹𝑢)))
3231oveq1d 6100 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑣 = 𝑢 → ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑢)) mod 𝑁))
3332cbvmptv 4227 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁)) = (𝑢 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑢)) mod 𝑁))
341, 2, 29, 3, 33eulerthlem1 13007 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑣 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁)):(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
35 fveq2 5695 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑣 = 𝑦 → (𝐹𝑣) = (𝐹𝑦))
3635oveq2d 6101 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑣 = 𝑦 → (𝐴 · (𝐹𝑣)) = (𝐴 · (𝐹𝑦)))
3736oveq1d 6100 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑣 = 𝑦 → ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))
3837cbvmptv 4227 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁)) = (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))
3938feq1i 5526 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑣 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁)):(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆 ↔ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)):(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
4034, 39sylib 122 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)):(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
41 fvco3 5776 . . . . . . . . . . 11 (((𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)):(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)))‘𝑥) = (𝐹‘((𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))‘𝑥)))
4240, 41sylan 283 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)))‘𝑥) = (𝐹‘((𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))‘𝑥)))
43 eqid 2238 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)) = (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))
44 fveq2 5695 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑥 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑥))
4544oveq2d 6101 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑥 → (𝐴 · (𝐹𝑦)) = (𝐴 · (𝐹𝑥)))
4645oveq1d 6100 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑥 → ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
47 simpr 110 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)))
486adantr 276 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝐴 ∈ ℤ)
4948, 23zmulcld 9776 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ)
505adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝑁 ∈ ℕ)
51 zmodfzo 10786 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁))
5249, 50, 51syl2anc 415 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁))
5343, 46, 47, 52fvmptd3 5799 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))‘𝑥) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
5453fveq2d 5699 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹‘((𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))‘𝑥)) = (𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)))
5542, 54eqtrd 2271 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)))‘𝑥) = (𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)))
5621ffvelcdmda 5843 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑧) ∈ 𝑆)
5719, 56sselid 3246 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑧) ∈ ℤ)
5857zcnd 9771 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
5926, 13, 28, 55, 58fprodf1o 12357 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∏𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑧) = ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))))
603adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto𝑆)
61 modgcd 12770 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁))
6249, 50, 61syl2anc 415 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁))
6350nnzd 9769 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝑁 ∈ ℤ)
6463, 49gcdcomd 12753 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁))
655nnzd 9769 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
666, 65gcdcomd 12753 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = (𝑁 gcd 𝐴))
671simp3d 1042 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = 1)
6866, 67eqtr3d 2273 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
6968adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
7023, 63gcdcomd 12753 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = (𝑁 gcd (𝐹𝑥)))
71 oveq1 6092 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 = (𝐹𝑥) → (𝑦 gcd 𝑁) = ((𝐹𝑥) gcd 𝑁))
7271eqeq1d 2247 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑦 = (𝐹𝑥) → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
7372, 2elrab2 2985 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹𝑥) ∈ 𝑆 ↔ ((𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁) ∧ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
7422, 73sylib 122 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁) ∧ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
7574simprd 114 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1)
7670, 75eqtr3d 2273 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1)
77 rpmul 12878 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐹𝑥) ∈ ℤ) → (((𝑁 gcd 𝐴) = 1 ∧ (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1))
7863, 48, 23, 77syl3anc 1278 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (((𝑁 gcd 𝐴) = 1 ∧ (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1))
7969, 76, 78mp2and 437 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1)
8062, 64, 793eqtr2d 2277 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1)
81 oveq1 6092 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) → (𝑦 gcd 𝑁) = (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁))
8281eqeq1d 2247 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1))
8382, 2elrab2 2985 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ 𝑆 ↔ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁) ∧ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1))
8452, 80, 83sylanbrc 421 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ 𝑆)
85 f1ocnvfv2 5984 . . . . . . . . . 10 ((𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto𝑆 ∧ ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ 𝑆) → (𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
8660, 84, 85syl2anc 415 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
8786prodeq2dv 12335 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))) = ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
8859, 87eqtr2d 2272 . . . . . . 7 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) = ∏𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑧))
89 fveq2 5695 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑥 → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑥))
9089cbvprodv 12328 . . . . . . . 8 𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑧) = ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)
9190, 24eqeltrid 2325 . . . . . . 7 (𝜑 → ∏𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑧) ∈ ℤ)
9288, 91eqeltrd 2315 . . . . . 6 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ ℤ)
93 moddvds 12568 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) ∈ ℤ ∧ ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ ℤ) → ((((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) mod 𝑁) = (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))))
945, 25, 92, 93syl3anc 1278 . . . . 5 (𝜑 → ((((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) mod 𝑁) = (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))))
954, 94mpbid 147 . . . 4 (𝜑𝑁 ∥ (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)))
9624zcnd 9771 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) ∈ ℂ)
9796mullidd 8344 . . . . . . 7 (𝜑 → (1 · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥))
9890, 88, 973eqtr4a 2297 . . . . . 6 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) = (1 · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)))
9998oveq2d 6101 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)) = (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − (1 · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥))))
10010zcnd 9771 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℂ)
101 ax-1cn 8272 . . . . . . 7 1 ∈ ℂ
102 subdir 8713 . . . . . . 7 (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) ∈ ℂ) → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − (1 · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥))))
103101, 102mp3an2 1366 . . . . . 6 (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℂ ∧ ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) ∈ ℂ) → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − (1 · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥))))
104100, 96, 103syl2anc 415 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − (1 · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥))))
10510, 11zsubcld 9775 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) ∈ ℤ)
106105zcnd 9771 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) ∈ ℂ)
107106, 96mulcomd 8347 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) · ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
10899, 104, 1073eqtr2d 2277 . . . 4 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)) = (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) · ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
10995, 108breqtrd 4156 . . 3 (𝜑𝑁 ∥ (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) · ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
1101, 2, 3eulerthlemrprm 13009 . . 3 (𝜑 → (𝑁 gcd ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = 1)
111 coprmdvds 12872 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) ∈ ℤ ∧ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) ∈ ℤ) → ((𝑁 ∥ (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) · ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)) ∧ (𝑁 gcd ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = 1) → 𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
11265, 24, 105, 111syl3anc 1278 . . 3 (𝜑 → ((𝑁 ∥ (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) · ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)) ∧ (𝑁 gcd ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = 1) → 𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
113109, 110, 112mp2and 437 . 2 (𝜑𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1))
114 1z 9672 . . . 4 1 ∈ ℤ
115 moddvds 12568 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
116114, 115mp3an3 1367 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℤ) → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
1175, 10, 116syl2anc 415 . 2 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
118113, 117mpbird 167 1 (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁))
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 104  wb 105  w3a 1009   = wceq 1402  wcel 2209  {crab 2532   class class class wbr 4130  cmpt 4192  ccnv 4773  ccom 4778  wf 5373  1-1-ontowf1o 5376  cfv 5377  (class class class)co 6085  cc 8177  0cc0 8179  1c1 8180   · cmul 8184  cmin 8497  cn 9305  0cn0 9565  cz 9646  ...cfz 10413  ..^cfzo 10551   mod cmo 10761  cexp 10977  cprod 12319  cdvds 12556   gcd cgcd 12732  ϕcphi 12989
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8270  ax-resscn 8271  ax-1cn 8272  ax-1re 8273  ax-icn 8274  ax-addcl 8275  ax-addrcl 8276  ax-mulcl 8277  ax-mulrcl 8278  ax-addcom 8279  ax-mulcom 8280  ax-addass 8281  ax-mulass 8282  ax-distr 8283  ax-i2m1 8284  ax-0lt1 8285  ax-1rid 8286  ax-0id 8287  ax-rnegex 8288  ax-precex 8289  ax-cnre 8290  ax-pre-ltirr 8291  ax-pre-ltwlin 8292  ax-pre-lttrn 8293  ax-pre-apti 8294  ax-pre-ltadd 8295  ax-pre-mulgt0 8296  ax-pre-mulext 8297  ax-arch 8298  ax-caucvg 8299
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 843  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-isom 5386  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-irdg 6641  df-frec 6662  df-1o 6687  df-oadd 6691  df-er 6807  df-en 7023  df-dom 7024  df-fin 7025  df-sup 7324  df-pnf 8362  df-mnf 8363  df-xr 8364  df-ltxr 8365  df-le 8366  df-sub 8499  df-neg 8500  df-reap 8904  df-ap 8911  df-div 9004  df-inn 9306  df-2 9364  df-3 9365  df-4 9366  df-n0 9566  df-z 9647  df-uz 9924  df-q 10022  df-rp 10057  df-fz 10414  df-fzo 10552  df-fl 10707  df-mod 10762  df-seqfrec 10887  df-exp 10978  df-ihash 11217  df-cj 11609  df-re 11610  df-im 11611  df-rsqrt 11766  df-abs 11767  df-clim 12047  df-proddc 12320  df-dvds 12557  df-gcd 12733  df-phi 12991
This theorem is used by:  eulerth  13013
  Copyright terms: Public domain W3C validator