Theorem 2lgslem1a1 27419

Description: Lemma 1 for 2lgslem1a 27421. (Contributed by AV, 16-Jun-2021.)

Assertion

Ref	Expression
2lgslem1a1	⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → ∀𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))(𝑖 · 2) = ((𝑖 · 2) mod 𝑃))

Distinct variable group:   𝑃,𝑖

Proof of Theorem 2lgslem1a1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnrp 12991	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ+)
2	1	adantr 483	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → 𝑃 ∈ ℝ+)
3		elfzelz 13515	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑖 ∈ ℤ)
4		zre 12558	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 𝑖 ∈ ℝ)
5		2re 12278	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℝ
6	5	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 2 ∈ ℝ)
7	4, 6	remulcld 11198	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → (𝑖 · 2) ∈ ℝ)
8	3, 7	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → (𝑖 · 2) ∈ ℝ)
9	2, 8	anim12ci 622	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → ((𝑖 · 2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+))
10		elfznn 13544	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑖 ∈ ℕ)
11		nnre 12203	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 𝑖 ∈ ℝ)
12		nnnn0 12474	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 𝑖 ∈ ℕ0)
13	12	nn0ge0d 12531	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 0 ≤ 𝑖)
14		0le2 12306	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ≤ 2
15	5, 14	pm3.2i 473	. . . . . . . 8 ⊢ (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2)
16	15	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2))
17		mulge0 11691	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑖 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑖) ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2)) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
18	11, 13, 16, 17	syl21anc 846	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 0 ≤ (𝑖 · 2))
19	10, 18	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
20	19	adantl 484	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
21		elfz2 13505	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ↔ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (1 ≤ 𝑖 ∧ 𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2))))
22	4	3ad2ant3 1144	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → 𝑖 ∈ ℝ)
23		zre 12558	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℝ)
24	23	3ad2ant2 1143	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℝ)
25		2pos 12308	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 < 2
26	5, 25	pm3.2i 473	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)
27	26	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2))
28		lemul1 12029	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑖 ∈ ℝ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℝ ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)) → (𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2) ↔ (𝑖 · 2) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) · 2)))
29	22, 24, 27, 28	syl3anc 1382	. . . . . . . . 9 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2) ↔ (𝑖 · 2) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) · 2)))
30		nncn 12204	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℂ)
31		peano2cnm 11483	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑃 ∈ ℂ → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
32	30, 31	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
33		2cnd 12282	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
34		2ne0 12310	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 2 ≠ 0
35	34	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 2 ≠ 0)
36	32, 33, 35	divcan1d 11954	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
37	36	adantr 483	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
38	37	adantl 484	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
39	38	breq2d 5102	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → ((𝑖 · 2) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) · 2) ↔ (𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1)))
40		id 22	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 𝑖 ∈ ℤ)
41		2z 12589	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 2 ∈ ℤ
42	41	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 2 ∈ ℤ)
43	40, 42	zmulcld 12669	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → (𝑖 · 2) ∈ ℤ)
44	43	3ad2ant3 1144	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (𝑖 · 2) ∈ ℤ)
45		nnz 12575	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℤ)
46	45	adantr 483	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
47		zltlem1 12610	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑖 · 2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑖 · 2) < 𝑃 ↔ (𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1)))
48	44, 46, 47	syl2an 604	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → ((𝑖 · 2) < 𝑃 ↔ (𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1)))
49	48	biimprd 250	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → ((𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1) → (𝑖 · 2) < 𝑃))
50	39, 49	sylbid 242	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → ((𝑖 · 2) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) · 2) → (𝑖 · 2) < 𝑃))
51	50	ex 415	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → ((𝑖 · 2) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) · 2) → (𝑖 · 2) < 𝑃)))
52	51	com23 86	. . . . . . . . 9 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → ((𝑖 · 2) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) · 2) → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (𝑖 · 2) < 𝑃)))
53	29, 52	sylbid 242	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2) → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (𝑖 · 2) < 𝑃)))
54	53	a1d 25	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (1 ≤ 𝑖 → (𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2) → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (𝑖 · 2) < 𝑃))))
55	54	imp32 421	. . . . . 6 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (1 ≤ 𝑖 ∧ 𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2))) → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (𝑖 · 2) < 𝑃))
56	21, 55	sylbi 219	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (𝑖 · 2) < 𝑃))
57	56	impcom 410	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → (𝑖 · 2) < 𝑃)
58		modid 13892	. . . 4 ⊢ ((((𝑖 · 2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) ∧ (0 ≤ (𝑖 · 2) ∧ (𝑖 · 2) < 𝑃)) → ((𝑖 · 2) mod 𝑃) = (𝑖 · 2))
59	9, 20, 57, 58	syl12anc 845	. . 3 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → ((𝑖 · 2) mod 𝑃) = (𝑖 · 2))
60	59	eqcomd 2758	. 2 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → (𝑖 · 2) = ((𝑖 · 2) mod 𝑃))
61	60	ralrimiva 3144	1 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → ∀𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))(𝑖 · 2) = ((𝑖 · 2) mod 𝑃))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   ∧ w3a 1095   = wceq 1550   ∈ wcel 2132   ≠ wne 2947  ∀wral 3066   class class class wbr 5090  (class class class)co 7381  ℂcc 11057  ℝcr 11058  0cc0 11059  1c1 11060   · cmul 11064   < clt 11202   ≤ cle 11203   − cmin 11400   / cdiv 11830  ℕcn 12196  2c2 12258  ℤcz 12554  ℝ⁺crp 12979  ...cfz 13498   mod cmo 13865   ∥ cdvds 16258

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1805  ax-4 1819  ax-5 1920  ax-6 1977  ax-7 2018  ax-8 2134  ax-9 2142  ax-10 2165  ax-11 2181  ax-12 2202  ax-ext 2724  ax-sep 5236  ax-nul 5246  ax-pow 5312  ax-pr 5380  ax-un 7703  ax-cnex 11115  ax-resscn 11116  ax-1cn 11117  ax-icn 11118  ax-addcl 11119  ax-addrcl 11120  ax-mulcl 11121  ax-mulrcl 11122  ax-mulcom 11123  ax-addass 11124  ax-mulass 11125  ax-distr 11126  ax-i2m1 11127  ax-1ne0 11128  ax-1rid 11129  ax-rnegex 11130  ax-rrecex 11131  ax-cnre 11132  ax-pre-lttri 11133  ax-pre-lttrn 11134  ax-pre-ltadd 11135  ax-pre-mulgt0 11136  ax-pre-sup 11137

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 857  df-3or 1096  df-3an 1097  df-tru 1553  df-fal 1563  df-ex 1790  df-nf 1794  df-sb 2081  df-mo 2556  df-eu 2586  df-clab 2731  df-cleq 2744  df-clel 2827  df-nfc 2901  df-ne 2948  df-nel 3052  df-ral 3067  df-rex 3077  df-rmo 3357  df-reu 3358  df-rab 3405  df-v 3446  df-sbc 3736  df-csb 3844  df-dif 3898  df-un 3900  df-in 3902  df-ss 3912  df-pss 3915  df-nul 4277  df-if 4471  df-pw 4547  df-sn 4573  df-pr 4575  df-op 4579  df-uni 4856  df-iun 4941  df-br 5091  df-opab 5153  df-mpt 5172  df-tr 5198  df-id 5531  df-eprel 5536  df-po 5544  df-so 5545  df-fr 5589  df-we 5591  df-xp 5642  df-rel 5643  df-cnv 5644  df-co 5645  df-dm 5646  df-rn 5647  df-res 5648  df-ima 5649  df-pred 6273  df-ord 6334  df-on 6335  df-lim 6336  df-suc 6337  df-iota 6462  df-fun 6508  df-fn 6509  df-f 6510  df-f1 6511  df-fo 6512  df-f1o 6513  df-fv 6514  df-riota 7338  df-ov 7384  df-oprab 7385  df-mpo 7386  df-om 7832  df-1st 7955  df-2nd 7956  df-frecs 8246  df-wrecs 8277  df-recs 8326  df-rdg 8365  df-er 8662  df-en 8913  df-dom 8914  df-sdom 8915  df-sup 9374  df-inf 9375  df-pnf 11204  df-mnf 11205  df-xr 11206  df-ltxr 11207  df-le 11208  df-sub 11402  df-neg 11403  df-div 11831  df-nn 12197  df-2 12266  df-n0 12468  df-z 12555  df-uz 12826  df-rp 12980  df-fz 13499  df-fl 13788  df-mod 13866

This theorem is referenced by:  2lgslem1a  27421