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

Theorem 4001lem3 17181
Description: Lemma for 4001prm 17183. 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 12502 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12498 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12705 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12705 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12223 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12714 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2860 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12293 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12500 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12705 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12705 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12705 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12581 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12499 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12712 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12705 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12705 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12506 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12705 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12705 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12503 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12705 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12705 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12598 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12501 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12705 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12705 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12705 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12507 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12705 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12705 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17180 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17179 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2764 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2764 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2764 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2764 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12775 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11360 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12749 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12749 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12717 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2764 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12495 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11373 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2764 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12308 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11372 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12717 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2787 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2860 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2764 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2764 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12797 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12305 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12295 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12388 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11193 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12759 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11189 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7410 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11372 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2787 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12752 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12495 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11375 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7408 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11373 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2791 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12748 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7408 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11373 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12717 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2791 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12748 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11188 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11133 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11189 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7408 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12343 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2787 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12752 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12748 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2764 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12504 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12705 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12705 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2764 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2764 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2764 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12495 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11372 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12365 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2860 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2764 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2764 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12320 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12817 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11193 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12757 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12505 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12368 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12301 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12818 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11193 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12726 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12753 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11189 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7410 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12785 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2787 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12753 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7408 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12786 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2787 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12747 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12495 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11375 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7408 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2791 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12748 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12383 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12385 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12759 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11189 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12759 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12759 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12761 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2790 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17106 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12495 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2764 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2764 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12716 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11374 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12759 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12759 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11193 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12222 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11374 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7408 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11373 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2790 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2790 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17107 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12495 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2764 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12759 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12759 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12759 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11193 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12705 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12495 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2764 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12726 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2790 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11449 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2790 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17107 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1562  (class class class)co 7398  0cc0 11075  1c1 11076   + caddc 11078   · cmul 11080  cmin 11416  cn 12212  2c2 12274  3c3 12275  4c4 12276  5c5 12277  6c6 12278  7c7 12279  8c8 12280  9c9 12281  0cn0 12483  cdc 12690   mod cmo 13881  cexp 14076
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-om 7849  df-2nd 7973  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-rdg 8383  df-er 8680  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-sup 9390  df-inf 9391  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-div 11847  df-nn 12213  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12484  df-z 12571  df-dec 12691  df-uz 12842  df-rp 12996  df-fl 13804  df-mod 13882  df-seq 14017  df-exp 14077
This theorem is referenced by:  4001prm  17183
  Copyright terms: Public domain W3C validator