Theorem lgslem1 13501

Description: When 𝑎 is coprime to the prime 𝑝, 𝑎↑((𝑝 − 1) / 2) is equivalent mod 𝑝 to 1 or -1, and so adding 1 makes it equivalent to 0 or 2. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.)

Assertion

Ref	Expression
lgslem1	⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ {0, 2})

Proof of Theorem lgslem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eldifi 3243	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℙ)
2	1	3ad2ant2 1009	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℙ)
3		prmnn 12038	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
4	2, 3	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℕ)
5		simp1 987	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℤ)
6		prmz 12039	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
7	2, 6	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℤ)
8	5, 7	gcdcomd 11903	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝐴 gcd 𝑃) = (𝑃 gcd 𝐴))
9		simp3 989	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ¬ 𝑃 ∥ 𝐴)
10		coprm 12072	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝑃 gcd 𝐴) = 1))
11	2, 5, 10	syl2anc 409	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝑃 gcd 𝐴) = 1))
12	9, 11	mpbid 146	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 gcd 𝐴) = 1)
13	8, 12	eqtrd 2198	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝐴 gcd 𝑃) = 1)
14		eulerth 12161	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ (𝐴 gcd 𝑃) = 1) → ((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃))
15	4, 5, 13, 14	syl3anc 1228	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃))
16		phiprm 12151	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → (ϕ‘𝑃) = (𝑃 − 1))
17	2, 16	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (ϕ‘𝑃) = (𝑃 − 1))
18		nnm1nn0 9151	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
19	4, 18	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
20	17, 19	eqeltrd 2242	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (ϕ‘𝑃) ∈ ℕ0)
21		zexpcl 10466	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ (ϕ‘𝑃) ∈ ℕ0) → (𝐴↑(ϕ‘𝑃)) ∈ ℤ)
22	5, 20, 21	syl2anc 409	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝐴↑(ϕ‘𝑃)) ∈ ℤ)
23		1zzd 9214	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 1 ∈ ℤ)
24		moddvds 11735	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝐴↑(ϕ‘𝑃)) ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) − 1)))
25	4, 22, 23, 24	syl3anc 1228	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) mod 𝑃) = (1 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) − 1)))
26	15, 25	mpbid 146	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∥ ((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) − 1))
27	19	nn0cnd 9165	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
28		2cnd 8926	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 2 ∈ ℂ)
29		2ap0 8946	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 2 # 0
30	29	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 2 # 0)
31	27, 28, 30	divcanap1d 8683	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
32	17, 31	eqtr4d 2201	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (ϕ‘𝑃) = (((𝑃 − 1) / 2) · 2))
33	32	oveq2d 5857	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝐴↑(ϕ‘𝑃)) = (𝐴↑(((𝑃 − 1) / 2) · 2)))
34	5	zcnd 9310	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℂ)
35		2nn0 9127	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 2 ∈ ℕ0
36	35	a1i 9	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 2 ∈ ℕ0)
37		oddprm 12187	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ)
38	37	3ad2ant2 1009	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ)
39	38	nnnn0d 9163	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ0)
40	34, 36, 39	expmuld 10587	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝐴↑(((𝑃 − 1) / 2) · 2)) = ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2))↑2))
41	33, 40	eqtrd 2198	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝐴↑(ϕ‘𝑃)) = ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2))↑2))
42	41	oveq1d 5856	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) − 1) = (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2))↑2) − 1))
43		sq1 10544	. . . . . . . 8 ⊢ (1↑2) = 1
44	43	oveq2i 5852	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2))↑2) − (1↑2)) = (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2))↑2) − 1)
45	42, 44	eqtr4di 2216	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) − 1) = (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2))↑2) − (1↑2)))
46		zexpcl 10466	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℕ0) → (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℤ)
47	5, 39, 46	syl2anc 409	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℤ)
48	47	zcnd 9310	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℂ)
49		ax-1cn 7842	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℂ
50		subsq 10557	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2))↑2) − (1↑2)) = (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) · ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)))
51	48, 49, 50	sylancl 410	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2))↑2) − (1↑2)) = (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) · ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)))
52	45, 51	eqtrd 2198	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝐴↑(ϕ‘𝑃)) − 1) = (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) · ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)))
53	26, 52	breqtrd 4007	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∥ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) · ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)))
54	47	peano2zd 9312	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ∈ ℤ)
55		peano2zm 9225	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) ∈ ℤ → ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1) ∈ ℤ)
56	47, 55	syl 14	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1) ∈ ℤ)
57		euclemma 12074	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ∈ ℤ ∧ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) · ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)) ↔ (𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ∨ 𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1))))
58	2, 54, 56, 57	syl3anc 1228	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 ∥ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) · ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)) ↔ (𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ∨ 𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1))))
59	53, 58	mpbid 146	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ∨ 𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)))
60		dvdsval3 11727	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ↔ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0))
61	4, 54, 60	syl2anc 409	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ↔ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0))
62		2z 9215	. . . . . . 7 ⊢ 2 ∈ ℤ
63	62	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 2 ∈ ℤ)
64		moddvds 11735	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℤ) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = (2 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) − 2)))
65	4, 54, 63, 64	syl3anc 1228	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = (2 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) − 2)))
66		zq 9560	. . . . . . . 8 ⊢ (2 ∈ ℤ → 2 ∈ ℚ)
67	62, 66	mp1i 10	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 2 ∈ ℚ)
68		zq 9560	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ ℤ → 𝑃 ∈ ℚ)
69	7, 68	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℚ)
70		0le2 8943	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ≤ 2
71	70	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 0 ≤ 2)
72		eldifsni 3704	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ≠ 2)
73	72	3ad2ant2 1009	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ≠ 2)
74		zapne 9261	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℤ) → (𝑃 # 2 ↔ 𝑃 ≠ 2))
75	7, 62, 74	sylancl 410	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 # 2 ↔ 𝑃 ≠ 2))
76	73, 75	mpbird 166	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 # 2)
77		2re 8923	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℝ
78	77	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 2 ∈ ℝ)
79	4	nnred 8866	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∈ ℝ)
80		prmuz2 12059	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
81	2, 80	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
82		eluzle 9474	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) → 2 ≤ 𝑃)
83	81, 82	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 2 ≤ 𝑃)
84	78, 79, 83	leltapd 8533	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (2 < 𝑃 ↔ 𝑃 # 2))
85	76, 84	mpbird 166	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 2 < 𝑃)
86		modqid 10280	. . . . . . 7 ⊢ (((2 ∈ ℚ ∧ 𝑃 ∈ ℚ) ∧ (0 ≤ 2 ∧ 2 < 𝑃)) → (2 mod 𝑃) = 2)
87	67, 69, 71, 85, 86	syl22anc 1229	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (2 mod 𝑃) = 2)
88	87	eqeq2d 2177	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = (2 mod 𝑃) ↔ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2))
89		df-2 8912	. . . . . . . 8 ⊢ 2 = (1 + 1)
90	89	oveq2i 5852	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) − 2) = (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) − (1 + 1))
91	49	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → 1 ∈ ℂ)
92	48, 91, 91	pnpcan2d 8243	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) − (1 + 1)) = ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1))
93	90, 92	syl5eq 2210	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) − 2) = ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1))
94	93	breq2d 3993	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 ∥ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) − 2) ↔ 𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)))
95	65, 88, 94	3bitr3rd 218	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1) ↔ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2))
96	61, 95	orbi12d 783	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) ∨ 𝑃 ∥ ((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) − 1)) ↔ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 ∨ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2)))
97	59, 96	mpbid 146	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 ∨ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2))
98	54, 4	zmodcld 10276	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ ℕ0)
99		elprg 3595	. . 3 ⊢ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ ℕ0 → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ {0, 2} ↔ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 ∨ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2)))
100	98, 99	syl 14	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ {0, 2} ↔ ((((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 0 ∨ (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) = 2)))
101	97, 100	mpbird 166	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (((𝐴↑((𝑃 − 1) / 2)) + 1) mod 𝑃) ∈ {0, 2})

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 104   ∨ wo 698   ∧ w3a 968   = wceq 1343   ∈ wcel 2136   ≠ wne 2335   ∖ cdif 3112  {csn 3575  {cpr 3576   class class class wbr 3981  ‘cfv 5187  (class class class)co 5841  ℂcc 7747  ℝcr 7748  0cc0 7749  1c1 7750   + caddc 7752   · cmul 7754   < clt 7929   ≤ cle 7930   − cmin 8065   # cap 8475   / cdiv 8564  ℕcn 8853  2c2 8904  ℕ₀cn0 9110  ℤcz 9187  ℤ_≥cuz 9462  ℚcq 9553   mod cmo 10253  ↑cexp 10450   ∥ cdvds 11723   gcd cgcd 11871  ℙcprime 12035  ϕcphi 12137

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 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4096  ax-sep 4099  ax-nul 4107  ax-pow 4152  ax-pr 4186  ax-un 4410  ax-setind 4513  ax-iinf 4564  ax-cnex 7840  ax-resscn 7841  ax-1cn 7842  ax-1re 7843  ax-icn 7844  ax-addcl 7845  ax-addrcl 7846  ax-mulcl 7847  ax-mulrcl 7848  ax-addcom 7849  ax-mulcom 7850  ax-addass 7851  ax-mulass 7852  ax-distr 7853  ax-i2m1 7854  ax-0lt1 7855  ax-1rid 7856  ax-0id 7857  ax-rnegex 7858  ax-precex 7859  ax-cnre 7860  ax-pre-ltirr 7861  ax-pre-ltwlin 7862  ax-pre-lttrn 7863  ax-pre-apti 7864  ax-pre-ltadd 7865  ax-pre-mulgt0 7866  ax-pre-mulext 7867  ax-arch 7868  ax-caucvg 7869

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 821  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-xor 1366  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2296  df-ne 2336  df-nel 2431  df-ral 2448  df-rex 2449  df-reu 2450  df-rmo 2451  df-rab 2452  df-v 2727  df-sbc 2951  df-csb 3045  df-dif 3117  df-un 3119  df-in 3121  df-ss 3128  df-nul 3409  df-if 3520  df-pw 3560  df-sn 3581  df-pr 3582  df-op 3584  df-uni 3789  df-int 3824  df-iun 3867  df-br 3982  df-opab 4043  df-mpt 4044  df-tr 4080  df-id 4270  df-po 4273  df-iso 4274  df-iord 4343  df-on 4345  df-ilim 4346  df-suc 4348  df-iom 4567  df-xp 4609  df-rel 4610  df-cnv 4611  df-co 4612  df-dm 4613  df-rn 4614  df-res 4615  df-ima 4616  df-iota 5152  df-fun 5189  df-fn 5190  df-f 5191  df-f1 5192  df-fo 5193  df-f1o 5194  df-fv 5195  df-isom 5196  df-riota 5797  df-ov 5844  df-oprab 5845  df-mpo 5846  df-1st 6105  df-2nd 6106  df-recs 6269  df-irdg 6334  df-frec 6355  df-1o 6380  df-2o 6381  df-oadd 6384  df-er 6497  df-en 6703  df-dom 6704  df-fin 6705  df-sup 6945  df-pnf 7931  df-mnf 7932  df-xr 7933  df-ltxr 7934  df-le 7935  df-sub 8067  df-neg 8068  df-reap 8469  df-ap 8476  df-div 8565  df-inn 8854  df-2 8912  df-3 8913  df-4 8914  df-n0 9111  df-z 9188  df-uz 9463  df-q 9554  df-rp 9586  df-fz 9941  df-fzo 10074  df-fl 10201  df-mod 10254  df-seqfrec 10377  df-exp 10451  df-ihash 10685  df-cj 10780  df-re 10781  df-im 10782  df-rsqrt 10936  df-abs 10937  df-clim 11216  df-proddc 11488  df-dvds 11724  df-gcd 11872  df-prm 12036  df-phi 12139

This theorem is referenced by:  lgslem4  13504