MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  4001lem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 4001lem3 16468
Description: Lemma for 4001prm 16470. Calculate a power mod. In decimal, we calculate 2↑1000 = 2↑800 · 2↑200≡2311 · 902 = 521𝑁 + 1 and finally 2↑(𝑁 − 1) = (2↑1000)↑4≡1↑4 = 1. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Mar-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 20-Apr-2015.) (Proof shortened by AV, 16-Sep-2021.)
Hypothesis
Ref Expression
4001prm.1 𝑁 = 4001
Assertion
Ref Expression
4001lem3 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)

Proof of Theorem 4001lem3
StepHypRef Expression
1 4001prm.1 . . 3 𝑁 = 4001
2 4nn0 11904 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 11900 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12101 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12101 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 11636 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12106 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2886 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 11698 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 11902 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12101 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12101 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12101 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 11980 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 11901 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12104 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12101 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12101 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 11908 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12101 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12101 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 11905 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12101 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12101 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 11995 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 11903 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12101 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12101 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12101 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 11909 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12101 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12101 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 16467 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 16466 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2798 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2798 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2798 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2798 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12166 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 10804 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12140 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12140 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12108 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2798 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 11897 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addid2i 10817 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2798 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 11713 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addid1i 10816 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12108 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2821 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2886 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2798 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2798 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12188 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 11710 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 11700 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 11793 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 10639 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12150 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mulid2i 10635 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7147 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addid1i 10816 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2821 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12143 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 11897 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 10819 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7145 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addid2i 10817 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2825 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12139 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7145 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addid2i 10817 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12108 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2825 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12139 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulid1i 10634 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 10584 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mulid2i 10635 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7145 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 11750 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2821 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12143 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12139 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2798 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 11906 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12101 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12101 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2798 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2798 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2798 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 11897 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addid1i 10816 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 11771 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2886 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2798 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2798 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 11725 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12208 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 10639 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12148 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 11907 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 11774 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 11706 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12209 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 10639 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12117 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12144 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mulid2i 10635 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7147 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12176 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2821 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12144 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7145 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12177 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2821 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12138 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 11897 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 10819 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7145 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2825 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12139 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 11789 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 11791 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12150 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mulid2i 10635 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12150 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12150 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12152 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2824 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 16394 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 11897 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2798 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2798 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12107 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 10818 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12150 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12150 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 10639 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 11635 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 10818 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7145 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addid2i 10817 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2824 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2824 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 16395 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 11897 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2798 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12150 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12150 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12150 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 10639 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12101 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 11897 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2798 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12117 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2824 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 10892 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2824 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 16395 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1538  (class class class)co 7135  0cc0 10526  1c1 10527   + caddc 10529   · cmul 10531  cmin 10859  cn 11625  2c2 11680  3c3 11681  4c4 11682  5c5 11683  6c6 11684  7c7 11685  8c8 11686  9c9 11687  0cn0 11885  cdc 12086   mod cmo 13232  cexp 13425
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-er 8272  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-sup 8890  df-inf 8891  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-4 11690  df-5 11691  df-6 11692  df-7 11693  df-8 11694  df-9 11695  df-n0 11886  df-z 11970  df-dec 12087  df-uz 12232  df-rp 12378  df-fl 13157  df-mod 13233  df-seq 13365  df-exp 13426
This theorem is referenced by:  4001prm  16470
  Copyright terms: Public domain W3C validator