Theorem modqaddmulmod 10377

Description: The sum of a rational number and the product of a second rational number modulo a modulus and an integer equals the sum of the rational number and the product of the other rational number and the integer modulo the modulus. (Contributed by Jim Kingdon, 26-Oct-2021.)

Assertion

Ref	Expression
modqaddmulmod	⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((𝐴 + ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶)) mod 𝑀) = ((𝐴 + (𝐵 · 𝐶)) mod 𝑀))

Proof of Theorem modqaddmulmod

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl1 1000	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → 𝐴 ∈ ℚ)
2		qcn 9623	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ ℚ → 𝐴 ∈ ℂ)
3	1, 2	syl 14	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → 𝐴 ∈ ℂ)
4		simpl2 1001	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → 𝐵 ∈ ℚ)
5		simprl 529	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → 𝑀 ∈ ℚ)
6		simprr 531	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → 0 < 𝑀)
7	4, 5, 6	modqcld 10314	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (𝐵 mod 𝑀) ∈ ℚ)
8		simpl3 1002	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → 𝐶 ∈ ℤ)
9		zq 9615	. . . . . . 7 ⊢ (𝐶 ∈ ℤ → 𝐶 ∈ ℚ)
10	8, 9	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → 𝐶 ∈ ℚ)
11		qmulcl 9626	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 mod 𝑀) ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℚ) → ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) ∈ ℚ)
12	7, 10, 11	syl2anc 411	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) ∈ ℚ)
13		qcn 9623	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) ∈ ℚ → ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) ∈ ℂ)
14	12, 13	syl 14	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) ∈ ℂ)
15	3, 14	addcomd 8098	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (𝐴 + ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶)) = (((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) + 𝐴))
16	15	oveq1d 5884	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((𝐴 + ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶)) mod 𝑀) = ((((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) + 𝐴) mod 𝑀))
17	9	3ad2ant3 1020	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) → 𝐶 ∈ ℚ)
18	17	adantr 276	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → 𝐶 ∈ ℚ)
19	7, 18, 11	syl2anc 411	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) ∈ ℚ)
20		qmulcl 9626	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℚ) → (𝐵 · 𝐶) ∈ ℚ)
21	4, 18, 20	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (𝐵 · 𝐶) ∈ ℚ)
22	21, 5, 6	modqcld 10314	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀) ∈ ℚ)
23		modqmulmod 10375	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) mod 𝑀) = ((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀))
24	23	3adantl1 1153	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) mod 𝑀) = ((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀))
25		modqabs2 10344	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 · 𝐶) ∈ ℚ ∧ 𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀) → (((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀) mod 𝑀) = ((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀))
26	21, 5, 6, 25	syl3anc 1238	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀) mod 𝑀) = ((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀))
27	24, 26	eqtr4d 2213	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) mod 𝑀) = (((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀) mod 𝑀))
28	19, 22, 1, 5, 6, 27	modqadd1 10347	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶) + 𝐴) mod 𝑀) = ((((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀) + 𝐴) mod 𝑀))
29		modqaddmod 10349	. . . 4 ⊢ ((((𝐵 · 𝐶) ∈ ℚ ∧ 𝐴 ∈ ℚ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀) + 𝐴) mod 𝑀) = (((𝐵 · 𝐶) + 𝐴) mod 𝑀))
30	21, 1, 5, 6, 29	syl22anc 1239	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀) + 𝐴) mod 𝑀) = (((𝐵 · 𝐶) + 𝐴) mod 𝑀))
31		qcn 9623	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 · 𝐶) ∈ ℚ → (𝐵 · 𝐶) ∈ ℂ)
32	21, 31	syl 14	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (𝐵 · 𝐶) ∈ ℂ)
33	32, 3	addcomd 8098	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((𝐵 · 𝐶) + 𝐴) = (𝐴 + (𝐵 · 𝐶)))
34	33	oveq1d 5884	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → (((𝐵 · 𝐶) + 𝐴) mod 𝑀) = ((𝐴 + (𝐵 · 𝐶)) mod 𝑀))
35	30, 34	eqtrd 2210	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((((𝐵 · 𝐶) mod 𝑀) + 𝐴) mod 𝑀) = ((𝐴 + (𝐵 · 𝐶)) mod 𝑀))
36	16, 28, 35	3eqtrd 2214	1 ⊢ (((𝐴 ∈ ℚ ∧ 𝐵 ∈ ℚ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑀)) → ((𝐴 + ((𝐵 mod 𝑀) · 𝐶)) mod 𝑀) = ((𝐴 + (𝐵 · 𝐶)) mod 𝑀))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ∧ w3a 978   = wceq 1353   ∈ wcel 2148   class class class wbr 4000  (class class class)co 5869  ℂcc 7800  0cc0 7802   + caddc 7805   · cmul 7807   < clt 7982  ℤcz 9242  ℚcq 9608   mod cmo 10308

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-sep 4118  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-mulrcl 7901  ax-addcom 7902  ax-mulcom 7903  ax-addass 7904  ax-mulass 7905  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-1rid 7909  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-precex 7912  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918  ax-pre-mulgt0 7919  ax-pre-mulext 7920  ax-arch 7921

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-id 4290  df-po 4293  df-iso 4294  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-fv 5220  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-reap 8522  df-ap 8529  df-div 8619  df-inn 8909  df-n0 9166  df-z 9243  df-q 9609  df-rp 9641  df-fl 10256  df-mod 10309

This theorem is referenced by:  modprm0  12237  modprmn0modprm0  12239