Theorem 2lgslem1a1 26442

Description: Lemma 1 for 2lgslem1a 26444. (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 12670	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ+)
2	1	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → 𝑃 ∈ ℝ+)
3		elfzelz 13185	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑖 ∈ ℤ)
4		zre 12253	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 𝑖 ∈ ℝ)
5		2re 11977	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℝ
6	5	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 2 ∈ ℝ)
7	4, 6	remulcld 10936	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → (𝑖 · 2) ∈ ℝ)
8	3, 7	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → (𝑖 · 2) ∈ ℝ)
9	2, 8	anim12ci 613	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → ((𝑖 · 2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+))
10		elfznn 13214	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑖 ∈ ℕ)
11		nnre 11910	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 𝑖 ∈ ℝ)
12		nnnn0 12170	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 𝑖 ∈ ℕ0)
13	12	nn0ge0d 12226	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 0 ≤ 𝑖)
14		0le2 12005	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ≤ 2
15	5, 14	pm3.2i 470	. . . . . . . 8 ⊢ (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2)
16	15	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2))
17		mulge0 11423	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑖 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑖) ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2)) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
18	11, 13, 16, 17	syl21anc 834	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 0 ≤ (𝑖 · 2))
19	10, 18	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
20	19	adantl 481	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
21		elfz2 13175	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ↔ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (1 ≤ 𝑖 ∧ 𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2))))
22	4	3ad2ant3 1133	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → 𝑖 ∈ ℝ)
23		zre 12253	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℝ)
24	23	3ad2ant2 1132	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℝ)
25		2pos 12006	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 < 2
26	5, 25	pm3.2i 470	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)
27	26	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2))
28		lemul1 11757	. . . . . . . . . 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 1369	. . . . . . . . 9 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2) ↔ (𝑖 · 2) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) · 2)))
30		nncn 11911	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℂ)
31		peano2cnm 11217	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑃 ∈ ℂ → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
32	30, 31	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
33		2cnd 11981	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
34		2ne0 12007	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 2 ≠ 0
35	34	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 2 ≠ 0)
36	32, 33, 35	divcan1d 11682	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
37	36	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
38	37	adantl 481	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
39	38	breq2d 5082	. . . . . . . . . . . 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 12282	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 2 ∈ ℤ
42	41	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 2 ∈ ℤ)
43	40, 42	zmulcld 12361	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → (𝑖 · 2) ∈ ℤ)
44	43	3ad2ant3 1133	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (𝑖 · 2) ∈ ℤ)
45		nnz 12272	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℤ)
46	45	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
47		zltlem1 12303	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑖 · 2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑖 · 2) < 𝑃 ↔ (𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1)))
48	44, 46, 47	syl2an 595	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → ((𝑖 · 2) < 𝑃 ↔ (𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1)))
49	48	biimprd 247	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → ((𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1) → (𝑖 · 2) < 𝑃))
50	39, 49	sylbid 239	. . . . . . . . . . 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 412	. . . . . . . . . 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 239	. . . . . . . 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 418	. . . . . 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 216	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (𝑖 · 2) < 𝑃))
57	56	impcom 407	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → (𝑖 · 2) < 𝑃)
58		modid 13544	. . . 4 ⊢ ((((𝑖 · 2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) ∧ (0 ≤ (𝑖 · 2) ∧ (𝑖 · 2) < 𝑃)) → ((𝑖 · 2) mod 𝑃) = (𝑖 · 2))
59	9, 20, 57, 58	syl12anc 833	. . 3 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → ((𝑖 · 2) mod 𝑃) = (𝑖 · 2))
60	59	eqcomd 2744	. 2 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → (𝑖 · 2) = ((𝑖 · 2) mod 𝑃))
61	60	ralrimiva 3107	1 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → ∀𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))(𝑖 · 2) = ((𝑖 · 2) mod 𝑃))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   ∧ w3a 1085   = wceq 1539   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2942  ∀wral 3063   class class class wbr 5070  (class class class)co 7255  ℂcc 10800  ℝcr 10801  0cc0 10802  1c1 10803   · cmul 10807   < clt 10940   ≤ cle 10941   − cmin 11135   / cdiv 11562  ℕcn 11903  2c2 11958  ℤcz 12249  ℝ⁺crp 12659  ...cfz 13168   mod cmo 13517   ∥ cdvds 15891

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879  ax-pre-sup 10880

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-er 8456  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-sup 9131  df-inf 9132  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-div 11563  df-nn 11904  df-2 11966  df-n0 12164  df-z 12250  df-uz 12512  df-rp 12660  df-fz 13169  df-fl 13440  df-mod 13518

This theorem is referenced by:  2lgslem1a  26444