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

Theorem eulerthlemth 12095
Description: Lemma for eulerth 12096. 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 12093 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) mod 𝑁) = (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) mod 𝑁))
51simp1d 994 . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
61simp2d 995 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
75phicld 12081 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (ϕ‘𝑁) ∈ ℕ)
87nnnn0d 9137 . . . . . . . 8 (𝜑 → (ϕ‘𝑁) ∈ ℕ0)
9 zexpcl 10427 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (ϕ‘𝑁) ∈ ℕ0) → (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℤ)
106, 8, 9syl2anc 409 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℤ)
11 1zzd 9188 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
127nnzd 9279 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (ϕ‘𝑁) ∈ ℤ)
1311, 12fzfigd 10323 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...(ϕ‘𝑁)) ∈ Fin)
14 ssrab2 3213 . . . . . . . . . . 11 {𝑦 ∈ (0..^𝑁) ∣ (𝑦 gcd 𝑁) = 1} ⊆ (0..^𝑁)
152, 14eqsstri 3160 . . . . . . . . . 10 𝑆 ⊆ (0..^𝑁)
16 fzo0ssnn0 10107 . . . . . . . . . . 11 (0..^𝑁) ⊆ ℕ0
17 nn0ssz 9179 . . . . . . . . . . 11 0 ⊆ ℤ
1816, 17sstri 3137 . . . . . . . . . 10 (0..^𝑁) ⊆ ℤ
1915, 18sstri 3137 . . . . . . . . 9 𝑆 ⊆ ℤ
20 f1of 5413 . . . . . . . . . . 11 (𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto𝑆𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
213, 20syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
2221ffvelrnda 5601 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑥) ∈ 𝑆)
2319, 22sseldi 3126 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑥) ∈ ℤ)
2413, 23fprodzcl 11499 . . . . . . 7 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) ∈ ℤ)
2510, 24zmulcld 9286 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) ∈ ℤ)
26 fveq2 5467 . . . . . . . . 9 (𝑧 = (𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)) → (𝐹𝑧) = (𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))))
27 eqid 2157 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))) = (𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)))
281, 2, 3, 27eulerthlemh 12094 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))):(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto→(1...(ϕ‘𝑁)))
29 eqid 2157 . . . . . . . . . . . . 13 (1...(ϕ‘𝑁)) = (1...(ϕ‘𝑁))
30 fveq2 5467 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑣 = 𝑢 → (𝐹𝑣) = (𝐹𝑢))
3130oveq2d 5837 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑣 = 𝑢 → (𝐴 · (𝐹𝑣)) = (𝐴 · (𝐹𝑢)))
3231oveq1d 5836 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑣 = 𝑢 → ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑢)) mod 𝑁))
3332cbvmptv 4060 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁)) = (𝑢 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑢)) mod 𝑁))
341, 2, 29, 3, 33eulerthlem1 12090 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑣 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁)):(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
35 fveq2 5467 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑣 = 𝑦 → (𝐹𝑣) = (𝐹𝑦))
3635oveq2d 5837 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑣 = 𝑦 → (𝐴 · (𝐹𝑣)) = (𝐴 · (𝐹𝑦)))
3736oveq1d 5836 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑣 = 𝑦 → ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))
3837cbvmptv 4060 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑣)) mod 𝑁)) = (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))
3938feq1i 5311 . . . . . . . . . . . 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 121 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)):(1...(ϕ‘𝑁))⟶𝑆)
41 fvco3 5538 . . . . . . . . . . 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 281 . . . . . . . . . 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 2157 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)) = (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))
44 fveq2 5467 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑥 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑥))
4544oveq2d 5837 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑥 → (𝐴 · (𝐹𝑦)) = (𝐴 · (𝐹𝑥)))
4645oveq1d 5836 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑥 → ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
47 simpr 109 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)))
486adantr 274 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝐴 ∈ ℤ)
4948, 23zmulcld 9286 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ)
505adantr 274 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝑁 ∈ ℕ)
51 zmodfzo 10239 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁))
5249, 50, 51syl2anc 409 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁))
5343, 46, 47, 52fvmptd3 5560 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))‘𝑥) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
5453fveq2d 5471 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹‘((𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁))‘𝑥)) = (𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)))
5542, 54eqtrd 2190 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹 ∘ (𝑦 ∈ (1...(ϕ‘𝑁)) ↦ ((𝐴 · (𝐹𝑦)) mod 𝑁)))‘𝑥) = (𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)))
5621ffvelrnda 5601 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑧) ∈ 𝑆)
5719, 56sseldi 3126 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑧) ∈ ℤ)
5857zcnd 9281 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹𝑧) ∈ ℂ)
5926, 13, 28, 55, 58fprodf1o 11478 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∏𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑧) = ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))))
603adantr 274 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝐹:(1...(ϕ‘𝑁))–1-1-onto𝑆)
61 modgcd 11866 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁))
6249, 50, 61syl2anc 409 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁))
6350nnzd 9279 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → 𝑁 ∈ ℤ)
6463, 49gcdcomd 11849 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) gcd 𝑁))
655nnzd 9279 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
666, 65gcdcomd 11849 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = (𝑁 gcd 𝐴))
671simp3d 996 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = 1)
6866, 67eqtr3d 2192 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
6968adantr 274 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
7023, 63gcdcomd 11849 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = (𝑁 gcd (𝐹𝑥)))
71 oveq1 5828 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 = (𝐹𝑥) → (𝑦 gcd 𝑁) = ((𝐹𝑥) gcd 𝑁))
7271eqeq1d 2166 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑦 = (𝐹𝑥) → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
7372, 2elrab2 2871 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹𝑥) ∈ 𝑆 ↔ ((𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁) ∧ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
7422, 73sylib 121 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹𝑥) ∈ (0..^𝑁) ∧ ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1))
7574simprd 113 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐹𝑥) gcd 𝑁) = 1)
7670, 75eqtr3d 2192 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1)
77 rpmul 11966 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐹𝑥) ∈ ℤ) → (((𝑁 gcd 𝐴) = 1 ∧ (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1))
7863, 48, 23, 77syl3anc 1220 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (((𝑁 gcd 𝐴) = 1 ∧ (𝑁 gcd (𝐹𝑥)) = 1) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1))
7969, 76, 78mp2and 430 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝑁 gcd (𝐴 · (𝐹𝑥))) = 1)
8062, 64, 793eqtr2d 2196 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1)
81 oveq1 5828 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) → (𝑦 gcd 𝑁) = (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁))
8281eqeq1d 2166 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) → ((𝑦 gcd 𝑁) = 1 ↔ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1))
8382, 2elrab2 2871 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ 𝑆 ↔ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ (0..^𝑁) ∧ (((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) gcd 𝑁) = 1))
8452, 80, 83sylanbrc 414 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ 𝑆)
85 f1ocnvfv2 5725 . . . . . . . . . 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 409 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))) → (𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))) = ((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
8786prodeq2dv 11456 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹‘(𝐹‘((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))) = ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁))
8859, 87eqtr2d 2191 . . . . . . 7 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) = ∏𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑧))
89 fveq2 5467 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑥 → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑥))
9089cbvprodv 11449 . . . . . . . 8 𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑧) = ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)
9190, 24eqeltrid 2244 . . . . . . 7 (𝜑 → ∏𝑧 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑧) ∈ ℤ)
9288, 91eqeltrd 2234 . . . . . 6 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) ∈ ℤ)
93 moddvds 11688 . . . . . 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 1220 . . . . 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 146 . . . 4 (𝜑𝑁 ∥ (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) − ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁)))
9624zcnd 9281 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) ∈ ℂ)
9796mulid2d 7890 . . . . . . 7 (𝜑 → (1 · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥))
9890, 88, 973eqtr4a 2216 . . . . . 6 (𝜑 → ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))((𝐴 · (𝐹𝑥)) mod 𝑁) = (1 · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)))
9998oveq2d 5837 . . . . 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 9281 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℂ)
101 ax-1cn 7819 . . . . . . 7 1 ∈ ℂ
102 subdir 8255 . . . . . . 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 1307 . . . . . 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 409 . . . . 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 9285 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) ∈ ℤ)
106105zcnd 9281 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) ∈ ℂ)
107106, 96mulcomd 7893 . . . . 5 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1) · ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) · ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
10899, 104, 1073eqtr2d 2196 . . . 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 3990 . . 3 (𝜑𝑁 ∥ (∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥) · ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
1101, 2, 3eulerthlemrprm 12092 . . 3 (𝜑 → (𝑁 gcd ∏𝑥 ∈ (1...(ϕ‘𝑁))(𝐹𝑥)) = 1)
111 coprmdvds 11960 . . . 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 1220 . . 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 430 . 2 (𝜑𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1))
114 1z 9187 . . . 4 1 ∈ ℤ
115 moddvds 11688 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
116114, 115mp3an3 1308 . . 3 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑(ϕ‘𝑁)) ∈ ℤ) → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
1175, 10, 116syl2anc 409 . 2 (𝜑 → (((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) − 1)))
118113, 117mpbird 166 1 (𝜑 → ((𝐴↑(ϕ‘𝑁)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 103  wb 104  w3a 963   = wceq 1335  wcel 2128  {crab 2439   class class class wbr 3965  cmpt 4025  ccnv 4584  ccom 4589  wf 5165  1-1-ontowf1o 5168  cfv 5169  (class class class)co 5821  cc 7724  0cc0 7726  1c1 7727   · cmul 7731  cmin 8040  cn 8827  0cn0 9084  cz 9161  ...cfz 9905  ..^cfzo 10034   mod cmo 10214  cexp 10411  cprod 11440  cdvds 11676   gcd cgcd 11821  ϕcphi 12073
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-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-phi 12074
This theorem is referenced by:  eulerth  12096
  Copyright terms: Public domain W3C validator