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

Theorem eulerthlemth 12232
Description: Lemma for eulerth 12233. The result. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2014.) (Revised by Jim Kingdon, 2-Sep-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
eulerth.1 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง (๐ด gcd ๐‘) = 1))
eulerth.2 ๐‘† = {๐‘ฆ โˆˆ (0..^๐‘) โˆฃ (๐‘ฆ gcd ๐‘) = 1}
eulerth.4 (๐œ‘ โ†’ ๐น:(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โ€“1-1-ontoโ†’๐‘†)
Assertion
Ref Expression
eulerthlemth (๐œ‘ โ†’ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) mod ๐‘) = (1 mod ๐‘))
Distinct variable groups:   ๐‘ฆ,๐ด   ๐‘ฆ,๐น   ๐‘ฆ,๐‘   ๐œ‘,๐‘ฆ
Allowed substitution hint:   ๐‘†(๐‘ฆ)

Proof of Theorem eulerthlemth
Dummy variables ๐‘ข ๐‘ฃ ๐‘ฅ ๐‘ง are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eulerth.1 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง (๐ด gcd ๐‘) = 1))
2 eulerth.2 . . . . . 6 ๐‘† = {๐‘ฆ โˆˆ (0..^๐‘) โˆฃ (๐‘ฆ gcd ๐‘) = 1}
3 eulerth.4 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐น:(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โ€“1-1-ontoโ†’๐‘†)
41, 2, 3eulerthlema 12230 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) = (โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) mod ๐‘))
51simp1d 1009 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•)
61simp2d 1010 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
75phicld 12218 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (ฯ•โ€˜๐‘) โˆˆ โ„•)
87nnnn0d 9229 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (ฯ•โ€˜๐‘) โˆˆ โ„•0)
9 zexpcl 10535 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆˆ โ„ค โˆง (ฯ•โ€˜๐‘) โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆˆ โ„ค)
106, 8, 9syl2anc 411 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆˆ โ„ค)
11 1zzd 9280 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ค)
127nnzd 9374 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (ฯ•โ€˜๐‘) โˆˆ โ„ค)
1311, 12fzfigd 10431 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆˆ Fin)
14 ssrab2 3241 . . . . . . . . . . 11 {๐‘ฆ โˆˆ (0..^๐‘) โˆฃ (๐‘ฆ gcd ๐‘) = 1} โŠ† (0..^๐‘)
152, 14eqsstri 3188 . . . . . . . . . 10 ๐‘† โŠ† (0..^๐‘)
16 fzo0ssnn0 10215 . . . . . . . . . . 11 (0..^๐‘) โŠ† โ„•0
17 nn0ssz 9271 . . . . . . . . . . 11 โ„•0 โŠ† โ„ค
1816, 17sstri 3165 . . . . . . . . . 10 (0..^๐‘) โŠ† โ„ค
1915, 18sstri 3165 . . . . . . . . 9 ๐‘† โŠ† โ„ค
20 f1of 5462 . . . . . . . . . . 11 (๐น:(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โ€“1-1-ontoโ†’๐‘† โ†’ ๐น:(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โŸถ๐‘†)
213, 20syl 14 . . . . . . . . . 10 (๐œ‘ โ†’ ๐น:(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โŸถ๐‘†)
2221ffvelcdmda 5652 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ ๐‘†)
2319, 22sselid 3154 . . . . . . . 8 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„ค)
2413, 23fprodzcl 11617 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„ค)
2510, 24zmulcld 9381 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆˆ โ„ค)
26 fveq2 5516 . . . . . . . . 9 (๐‘ง = (โ—ก๐นโ€˜((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘)) โ†’ (๐นโ€˜๐‘ง) = (๐นโ€˜(โ—ก๐นโ€˜((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))))
27 eqid 2177 . . . . . . . . . 10 (โ—ก๐น โˆ˜ (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))) = (โ—ก๐น โˆ˜ (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘)))
281, 2, 3, 27eulerthlemh 12231 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (โ—ก๐น โˆ˜ (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))):(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โ€“1-1-ontoโ†’(1...(ฯ•โ€˜๐‘)))
29 eqid 2177 . . . . . . . . . . . . 13 (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) = (1...(ฯ•โ€˜๐‘))
30 fveq2 5516 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐‘ฃ = ๐‘ข โ†’ (๐นโ€˜๐‘ฃ) = (๐นโ€˜๐‘ข))
3130oveq2d 5891 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐‘ฃ = ๐‘ข โ†’ (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฃ)) = (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ข)))
3231oveq1d 5890 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐‘ฃ = ๐‘ข โ†’ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฃ)) mod ๐‘) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ข)) mod ๐‘))
3332cbvmptv 4100 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘ฃ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฃ)) mod ๐‘)) = (๐‘ข โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ข)) mod ๐‘))
341, 2, 29, 3, 33eulerthlem1 12227 . . . . . . . . . . . 12 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ฃ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฃ)) mod ๐‘)):(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โŸถ๐‘†)
35 fveq2 5516 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐‘ฃ = ๐‘ฆ โ†’ (๐นโ€˜๐‘ฃ) = (๐นโ€˜๐‘ฆ))
3635oveq2d 5891 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐‘ฃ = ๐‘ฆ โ†’ (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฃ)) = (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)))
3736oveq1d 5890 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐‘ฃ = ๐‘ฆ โ†’ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฃ)) mod ๐‘) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))
3837cbvmptv 4100 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘ฃ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฃ)) mod ๐‘)) = (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))
3938feq1i 5359 . . . . . . . . . . . 12 ((๐‘ฃ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฃ)) mod ๐‘)):(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โŸถ๐‘† โ†” (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘)):(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โŸถ๐‘†)
4034, 39sylib 122 . . . . . . . . . . 11 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘)):(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โŸถ๐‘†)
41 fvco3 5588 . . . . . . . . . . 11 (((๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘)):(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โŸถ๐‘† โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((โ—ก๐น โˆ˜ (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘)))โ€˜๐‘ฅ) = (โ—ก๐นโ€˜((๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))โ€˜๐‘ฅ)))
4240, 41sylan 283 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((โ—ก๐น โˆ˜ (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘)))โ€˜๐‘ฅ) = (โ—ก๐นโ€˜((๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))โ€˜๐‘ฅ)))
43 eqid 2177 . . . . . . . . . . . 12 (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘)) = (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))
44 fveq2 5516 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐‘ฆ = ๐‘ฅ โ†’ (๐นโ€˜๐‘ฆ) = (๐นโ€˜๐‘ฅ))
4544oveq2d 5891 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘ฆ = ๐‘ฅ โ†’ (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) = (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)))
4645oveq1d 5890 . . . . . . . . . . . 12 (๐‘ฆ = ๐‘ฅ โ†’ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))
47 simpr 110 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)))
486adantr 276 . . . . . . . . . . . . . 14 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค)
4948, 23zmulcld 9381 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆˆ โ„ค)
505adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•)
51 zmodfzo 10347 . . . . . . . . . . . . 13 (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โˆˆ (0..^๐‘))
5249, 50, 51syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โˆˆ (0..^๐‘))
5343, 46, 47, 52fvmptd3 5610 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))โ€˜๐‘ฅ) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))
5453fveq2d 5520 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (โ—ก๐นโ€˜((๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘))โ€˜๐‘ฅ)) = (โ—ก๐นโ€˜((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘)))
5542, 54eqtrd 2210 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((โ—ก๐น โˆ˜ (๐‘ฆ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘)) โ†ฆ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฆ)) mod ๐‘)))โ€˜๐‘ฅ) = (โ—ก๐นโ€˜((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘)))
5621ffvelcdmda 5652 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐นโ€˜๐‘ง) โˆˆ ๐‘†)
5719, 56sselid 3154 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐นโ€˜๐‘ง) โˆˆ โ„ค)
5857zcnd 9376 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐นโ€˜๐‘ง) โˆˆ โ„‚)
5926, 13, 28, 55, 58fprodf1o 11596 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ โˆ๐‘ง โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ง) = โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜(โ—ก๐นโ€˜((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))))
603adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ๐น:(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โ€“1-1-ontoโ†’๐‘†)
61 modgcd 11992 . . . . . . . . . . . . 13 (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) gcd ๐‘) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) gcd ๐‘))
6249, 50, 61syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) gcd ๐‘) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) gcd ๐‘))
6350nnzd 9374 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค)
6463, 49gcdcomd 11975 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐‘ gcd (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ))) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) gcd ๐‘))
655nnzd 9374 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค)
666, 65gcdcomd 11975 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐œ‘ โ†’ (๐ด gcd ๐‘) = (๐‘ gcd ๐ด))
671simp3d 1011 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐œ‘ โ†’ (๐ด gcd ๐‘) = 1)
6866, 67eqtr3d 2212 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ gcd ๐ด) = 1)
6968adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐‘ gcd ๐ด) = 1)
7023, 63gcdcomd 11975 . . . . . . . . . . . . . 14 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((๐นโ€˜๐‘ฅ) gcd ๐‘) = (๐‘ gcd (๐นโ€˜๐‘ฅ)))
71 oveq1 5882 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (๐‘ฆ = (๐นโ€˜๐‘ฅ) โ†’ (๐‘ฆ gcd ๐‘) = ((๐นโ€˜๐‘ฅ) gcd ๐‘))
7271eqeq1d 2186 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (๐‘ฆ = (๐นโ€˜๐‘ฅ) โ†’ ((๐‘ฆ gcd ๐‘) = 1 โ†” ((๐นโ€˜๐‘ฅ) gcd ๐‘) = 1))
7372, 2elrab2 2897 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ ๐‘† โ†” ((๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ (0..^๐‘) โˆง ((๐นโ€˜๐‘ฅ) gcd ๐‘) = 1))
7422, 73sylib 122 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ (0..^๐‘) โˆง ((๐นโ€˜๐‘ฅ) gcd ๐‘) = 1))
7574simprd 114 . . . . . . . . . . . . . 14 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((๐นโ€˜๐‘ฅ) gcd ๐‘) = 1)
7670, 75eqtr3d 2212 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐‘ gcd (๐นโ€˜๐‘ฅ)) = 1)
77 rpmul 12098 . . . . . . . . . . . . . 14 ((๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง (๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„ค) โ†’ (((๐‘ gcd ๐ด) = 1 โˆง (๐‘ gcd (๐นโ€˜๐‘ฅ)) = 1) โ†’ (๐‘ gcd (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ))) = 1))
7863, 48, 23, 77syl3anc 1238 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (((๐‘ gcd ๐ด) = 1 โˆง (๐‘ gcd (๐นโ€˜๐‘ฅ)) = 1) โ†’ (๐‘ gcd (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ))) = 1))
7969, 76, 78mp2and 433 . . . . . . . . . . . 12 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐‘ gcd (๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ))) = 1)
8062, 64, 793eqtr2d 2216 . . . . . . . . . . 11 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) gcd ๐‘) = 1)
81 oveq1 5882 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘ฆ = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โ†’ (๐‘ฆ gcd ๐‘) = (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) gcd ๐‘))
8281eqeq1d 2186 . . . . . . . . . . . 12 (๐‘ฆ = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โ†’ ((๐‘ฆ gcd ๐‘) = 1 โ†” (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) gcd ๐‘) = 1))
8382, 2elrab2 2897 . . . . . . . . . . 11 (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โˆˆ ๐‘† โ†” (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โˆˆ (0..^๐‘) โˆง (((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) gcd ๐‘) = 1))
8452, 80, 83sylanbrc 417 . . . . . . . . . 10 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โˆˆ ๐‘†)
85 f1ocnvfv2 5779 . . . . . . . . . 10 ((๐น:(1...(ฯ•โ€˜๐‘))โ€“1-1-ontoโ†’๐‘† โˆง ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โˆˆ ๐‘†) โ†’ (๐นโ€˜(โ—ก๐นโ€˜((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))
8660, 84, 85syl2anc 411 . . . . . . . . 9 ((๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))) โ†’ (๐นโ€˜(โ—ก๐นโ€˜((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))) = ((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))
8786prodeq2dv 11574 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜(โ—ก๐นโ€˜((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))) = โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))
8859, 87eqtr2d 2211 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) = โˆ๐‘ง โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ง))
89 fveq2 5516 . . . . . . . . 9 (๐‘ง = ๐‘ฅ โ†’ (๐นโ€˜๐‘ง) = (๐นโ€˜๐‘ฅ))
9089cbvprodv 11567 . . . . . . . 8 โˆ๐‘ง โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ง) = โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)
9190, 24eqeltrid 2264 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ โˆ๐‘ง โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ง) โˆˆ โ„ค)
9288, 91eqeltrd 2254 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โˆˆ โ„ค)
93 moddvds 11806 . . . . . 6 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆˆ โ„ค โˆง โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) โˆˆ โ„ค) โ†’ ((((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) = (โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) mod ๐‘) โ†” ๐‘ โˆฅ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))))
945, 25, 92, 93syl3anc 1238 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) = (โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) mod ๐‘) โ†” ๐‘ โˆฅ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘))))
954, 94mpbid 147 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆฅ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘)))
9624zcnd 9376 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚)
9796mulid2d 7976 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (1 ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) = โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ))
9890, 88, 973eqtr4a 2236 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘) = (1 ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)))
9998oveq2d 5891 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘)) = (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ (1 ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ))))
10010zcnd 9376 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ (๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆˆ โ„‚)
101 ax-1cn 7904 . . . . . . 7 1 โˆˆ โ„‚
102 subdir 8343 . . . . . . 7 (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆˆ โ„‚ โˆง 1 โˆˆ โ„‚ โˆง โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚) โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) = (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ (1 ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ))))
103101, 102mp3an2 1325 . . . . . 6 (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆˆ โ„‚ โˆง โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚) โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) = (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ (1 ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ))))
104100, 96, 103syl2anc 411 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) = (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ (1 ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ))))
10510, 11zsubcld 9380 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1) โˆˆ โ„ค)
106105zcnd 9376 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1) โˆˆ โ„‚)
107106, 96mulcomd 7979 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) = (โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) ยท ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)))
10899, 104, 1073eqtr2d 2216 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) ยท โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) โˆ’ โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))((๐ด ยท (๐นโ€˜๐‘ฅ)) mod ๐‘)) = (โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) ยท ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)))
10995, 108breqtrd 4030 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆฅ (โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) ยท ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)))
1101, 2, 3eulerthlemrprm 12229 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (๐‘ gcd โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) = 1)
111 coprmdvds 12092 . . . 4 ((๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„ค โˆง ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1) โˆˆ โ„ค) โ†’ ((๐‘ โˆฅ (โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) ยท ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)) โˆง (๐‘ gcd โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) = 1) โ†’ ๐‘ โˆฅ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)))
11265, 24, 105, 111syl3anc 1238 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘ โˆฅ (โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ) ยท ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)) โˆง (๐‘ gcd โˆ๐‘ฅ โˆˆ (1...(ฯ•โ€˜๐‘))(๐นโ€˜๐‘ฅ)) = 1) โ†’ ๐‘ โˆฅ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)))
113109, 110, 112mp2and 433 . 2 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆฅ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1))
114 1z 9279 . . . 4 1 โˆˆ โ„ค
115 moddvds 11806 . . . 4 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ โ„ค) โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) mod ๐‘) = (1 mod ๐‘) โ†” ๐‘ โˆฅ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)))
116114, 115mp3an3 1326 . . 3 ((๐‘ โˆˆ โ„• โˆง (๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆˆ โ„ค) โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) mod ๐‘) = (1 mod ๐‘) โ†” ๐‘ โˆฅ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)))
1175, 10, 116syl2anc 411 . 2 (๐œ‘ โ†’ (((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) mod ๐‘) = (1 mod ๐‘) โ†” ๐‘ โˆฅ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) โˆ’ 1)))
118113, 117mpbird 167 1 (๐œ‘ โ†’ ((๐ดโ†‘(ฯ•โ€˜๐‘)) mod ๐‘) = (1 mod ๐‘))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 104   โ†” wb 105   โˆง w3a 978   = wceq 1353   โˆˆ wcel 2148  {crab 2459   class class class wbr 4004   โ†ฆ cmpt 4065  โ—กccnv 4626   โˆ˜ ccom 4631  โŸถwf 5213  โ€“1-1-ontoโ†’wf1o 5216  โ€˜cfv 5217  (class class class)co 5875  โ„‚cc 7809  0cc0 7811  1c1 7812   ยท cmul 7816   โˆ’ cmin 8128  โ„•cn 8919  โ„•0cn0 9176  โ„คcz 9253  ...cfz 10008  ..^cfzo 10142   mod cmo 10322  โ†‘cexp 10519  โˆcprod 11558   โˆฅ cdvds 11794   gcd cgcd 11943  ฯ•cphi 12209
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-oadd 6421  df-er 6535  df-en 6741  df-dom 6742  df-fin 6743  df-sup 6983  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-phi 12211
This theorem is referenced by:  eulerth  12233
  Copyright terms: Public domain W3C validator