Theorem 2lgslem1a1 26242

Description: Lemma 1 for 2lgslem1a 26244. (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 12580	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ+)
2	1	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → 𝑃 ∈ ℝ+)
3		elfzelz 13095	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑖 ∈ ℤ)
4		zre 12163	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 𝑖 ∈ ℝ)
5		2re 11887	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℝ
6	5	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 2 ∈ ℝ)
7	4, 6	remulcld 10846	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → (𝑖 · 2) ∈ ℝ)
8	3, 7	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → (𝑖 · 2) ∈ ℝ)
9	2, 8	anim12ci 617	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → ((𝑖 · 2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+))
10		elfznn 13124	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 𝑖 ∈ ℕ)
11		nnre 11820	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 𝑖 ∈ ℝ)
12		nnnn0 12080	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 𝑖 ∈ ℕ0)
13	12	nn0ge0d 12136	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 0 ≤ 𝑖)
14		0le2 11915	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ≤ 2
15	5, 14	pm3.2i 474	. . . . . . . 8 ⊢ (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2)
16	15	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2))
17		mulge0 11333	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑖 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑖) ∧ (2 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 2)) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
18	11, 13, 16, 17	syl21anc 838	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ ℕ → 0 ≤ (𝑖 · 2))
19	10, 18	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
20	19	adantl 485	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → 0 ≤ (𝑖 · 2))
21		elfz2 13085	. . . . . 6 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) ↔ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (1 ≤ 𝑖 ∧ 𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2))))
22	4	3ad2ant3 1137	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → 𝑖 ∈ ℝ)
23		zre 12163	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℝ)
24	23	3ad2ant2 1136	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℝ)
25		2pos 11916	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 < 2
26	5, 25	pm3.2i 474	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2)
27	26	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (2 ∈ ℝ ∧ 0 < 2))
28		lemul1 11667	. . . . . . . . . 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 1373	. . . . . . . . 9 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (𝑖 ≤ ((𝑃 − 1) / 2) ↔ (𝑖 · 2) ≤ (((𝑃 − 1) / 2) · 2)))
30		nncn 11821	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℂ)
31		peano2cnm 11127	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑃 ∈ ℂ → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
32	30, 31	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
33		2cnd 11891	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 2 ∈ ℂ)
34		2ne0 11917	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 2 ≠ 0
35	34	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 2 ≠ 0)
36	32, 33, 35	divcan1d 11592	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
37	36	adantr 484	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
38	37	adantl 485	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → (((𝑃 − 1) / 2) · 2) = (𝑃 − 1))
39	38	breq2d 5055	. . . . . . . . . . . 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 12192	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 2 ∈ ℤ
42	41	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → 2 ∈ ℤ)
43	40, 42	zmulcld 12271	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑖 ∈ ℤ → (𝑖 · 2) ∈ ℤ)
44	43	3ad2ant3 1137	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (𝑖 · 2) ∈ ℤ)
45		nnz 12182	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℤ)
46	45	adantr 484	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → 𝑃 ∈ ℤ)
47		zltlem1 12213	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑖 · 2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑖 · 2) < 𝑃 ↔ (𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1)))
48	44, 46, 47	syl2an 599	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → ((𝑖 · 2) < 𝑃 ↔ (𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1)))
49	48	biimprd 251	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((1 ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) / 2) ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) ∧ (𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃)) → ((𝑖 · 2) ≤ (𝑃 − 1) → (𝑖 · 2) < 𝑃))
50	39, 49	sylbid 243	. . . . . . . . . . 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 416	. . . . . . . . . 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 243	. . . . . . . 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 422	. . . . . 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 220	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2)) → ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (𝑖 · 2) < 𝑃))
57	56	impcom 411	. . . 4 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → (𝑖 · 2) < 𝑃)
58		modid 13452	. . . 4 ⊢ ((((𝑖 · 2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) ∧ (0 ≤ (𝑖 · 2) ∧ (𝑖 · 2) < 𝑃)) → ((𝑖 · 2) mod 𝑃) = (𝑖 · 2))
59	9, 20, 57, 58	syl12anc 837	. . 3 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → ((𝑖 · 2) mod 𝑃) = (𝑖 · 2))
60	59	eqcomd 2740	. 2 ⊢ (((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) ∧ 𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))) → (𝑖 · 2) = ((𝑖 · 2) mod 𝑃))
61	60	ralrimiva 3098	1 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → ∀𝑖 ∈ (1...((𝑃 − 1) / 2))(𝑖 · 2) = ((𝑖 · 2) mod 𝑃))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1089   = wceq 1543   ∈ wcel 2110   ≠ wne 2935  ∀wral 3054   class class class wbr 5043  (class class class)co 7202  ℂcc 10710  ℝcr 10711  0cc0 10712  1c1 10713   · cmul 10717   < clt 10850   ≤ cle 10851   − cmin 11045   / cdiv 11472  ℕcn 11813  2c2 11868  ℤcz 12159  ℝ⁺crp 12569  ...cfz 13078   mod cmo 13425   ∥ cdvds 15796

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-sep 5181  ax-nul 5188  ax-pow 5247  ax-pr 5311  ax-un 7512  ax-cnex 10768  ax-resscn 10769  ax-1cn 10770  ax-icn 10771  ax-addcl 10772  ax-addrcl 10773  ax-mulcl 10774  ax-mulrcl 10775  ax-mulcom 10776  ax-addass 10777  ax-mulass 10778  ax-distr 10779  ax-i2m1 10780  ax-1ne0 10781  ax-1rid 10782  ax-rnegex 10783  ax-rrecex 10784  ax-cnre 10785  ax-pre-lttri 10786  ax-pre-lttrn 10787  ax-pre-ltadd 10788  ax-pre-mulgt0 10789  ax-pre-sup 10790

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2812  df-nfc 2882  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3059  df-rex 3060  df-reu 3061  df-rmo 3062  df-rab 3063  df-v 3403  df-sbc 3688  df-csb 3803  df-dif 3860  df-un 3862  df-in 3864  df-ss 3874  df-pss 3876  df-nul 4228  df-if 4430  df-pw 4505  df-sn 4532  df-pr 4534  df-tp 4536  df-op 4538  df-uni 4810  df-iun 4896  df-br 5044  df-opab 5106  df-mpt 5125  df-tr 5151  df-id 5444  df-eprel 5449  df-po 5457  df-so 5458  df-fr 5498  df-we 5500  df-xp 5546  df-rel 5547  df-cnv 5548  df-co 5549  df-dm 5550  df-rn 5551  df-res 5552  df-ima 5553  df-pred 6149  df-ord 6205  df-on 6206  df-lim 6207  df-suc 6208  df-iota 6327  df-fun 6371  df-fn 6372  df-f 6373  df-f1 6374  df-fo 6375  df-f1o 6376  df-fv 6377  df-riota 7159  df-ov 7205  df-oprab 7206  df-mpo 7207  df-om 7634  df-1st 7750  df-2nd 7751  df-wrecs 8036  df-recs 8097  df-rdg 8135  df-er 8380  df-en 8616  df-dom 8617  df-sdom 8618  df-sup 9047  df-inf 9048  df-pnf 10852  df-mnf 10853  df-xr 10854  df-ltxr 10855  df-le 10856  df-sub 11047  df-neg 11048  df-div 11473  df-nn 11814  df-2 11876  df-n0 12074  df-z 12160  df-uz 12422  df-rp 12570  df-fz 13079  df-fl 13350  df-mod 13426

This theorem is referenced by:  2lgslem1a  26244