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

Theorem 4001lem3 17089
Description: Lemma for 4001prm 17091. 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 12437 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12433 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12640 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12640 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12173 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12645 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2824 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12235 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12435 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12640 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12640 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12640 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12516 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12434 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12643 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12640 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12640 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12441 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12640 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12640 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12438 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12640 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12640 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12534 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12436 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12640 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12640 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12640 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12442 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12640 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12640 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17088 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17087 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2729 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2729 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2729 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2729 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12705 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11325 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12679 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12679 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12647 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2729 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12430 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11338 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2729 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12250 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11337 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12647 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2752 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2824 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2729 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2729 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12727 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12247 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12237 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12325 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11159 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12689 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11155 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7381 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11337 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2752 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12682 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12430 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11340 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7379 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11338 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2756 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12678 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7379 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11338 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12647 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2756 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12678 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11154 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11102 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11155 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7379 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12282 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2752 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12682 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12678 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2729 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12439 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12640 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12640 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2729 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2729 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2729 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12430 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11337 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12303 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2824 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2729 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2729 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12262 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12747 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11159 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12687 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12440 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12306 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12243 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12748 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11159 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12656 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12683 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11155 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7381 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12715 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2752 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12683 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7379 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12716 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2752 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12677 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12430 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11340 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7379 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2756 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12678 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12321 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12323 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12689 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11155 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12689 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12689 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12691 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2755 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17015 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12430 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2729 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2729 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12646 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11339 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12689 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12689 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11159 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12172 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11339 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7379 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11338 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2755 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2755 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17016 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12430 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2729 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12689 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12689 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12689 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11159 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12640 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12430 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2729 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12656 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2755 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11414 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2755 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17016 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1540  (class class class)co 7369  0cc0 11044  1c1 11045   + caddc 11047   · cmul 11049  cmin 11381  cn 12162  2c2 12217  3c3 12218  4c4 12219  5c5 12220  6c6 12221  7c7 12222  8c8 12223  9c9 12224  0cn0 12418  cdc 12625   mod cmo 13807  cexp 14002
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5315  ax-pr 5382  ax-un 7691  ax-cnex 11100  ax-resscn 11101  ax-1cn 11102  ax-icn 11103  ax-addcl 11104  ax-addrcl 11105  ax-mulcl 11106  ax-mulrcl 11107  ax-mulcom 11108  ax-addass 11109  ax-mulass 11110  ax-distr 11111  ax-i2m1 11112  ax-1ne0 11113  ax-1rid 11114  ax-rnegex 11115  ax-rrecex 11116  ax-cnre 11117  ax-pre-lttri 11118  ax-pre-lttrn 11119  ax-pre-ltadd 11120  ax-pre-mulgt0 11121  ax-pre-sup 11122
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3403  df-v 3446  df-sbc 3751  df-csb 3860  df-dif 3914  df-un 3916  df-in 3918  df-ss 3928  df-pss 3931  df-nul 4293  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6262  df-ord 6323  df-on 6324  df-lim 6325  df-suc 6326  df-iota 6452  df-fun 6501  df-fn 6502  df-f 6503  df-f1 6504  df-fo 6505  df-f1o 6506  df-fv 6507  df-riota 7326  df-ov 7372  df-oprab 7373  df-mpo 7374  df-om 7823  df-2nd 7948  df-frecs 8237  df-wrecs 8268  df-recs 8317  df-rdg 8355  df-er 8648  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-sup 9369  df-inf 9370  df-pnf 11186  df-mnf 11187  df-xr 11188  df-ltxr 11189  df-le 11190  df-sub 11383  df-neg 11384  df-div 11812  df-nn 12163  df-2 12225  df-3 12226  df-4 12227  df-5 12228  df-6 12229  df-7 12230  df-8 12231  df-9 12232  df-n0 12419  df-z 12506  df-dec 12626  df-uz 12770  df-rp 12928  df-fl 13730  df-mod 13808  df-seq 13943  df-exp 14003
This theorem is referenced by:  4001prm  17091
  Copyright terms: Public domain W3C validator