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

Theorem 4001lem3 17105
Description: Lemma for 4001prm 17107. 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 12448 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12444 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12651 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12651 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12177 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12656 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2835 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12246 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12446 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12651 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12651 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12651 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12527 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12445 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12654 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12651 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12651 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12452 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12651 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12651 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12449 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12651 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12651 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12544 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12447 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12651 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12651 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12651 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12453 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12651 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12651 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17104 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17103 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2739 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2739 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2739 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2739 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12716 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11313 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12690 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12690 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12658 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2739 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12441 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11326 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2739 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12261 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11325 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12658 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2762 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2835 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2739 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2739 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12738 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12258 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12248 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12336 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11146 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12700 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11142 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7369 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11325 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2762 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12693 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12441 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11328 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7367 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11326 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2766 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12689 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7367 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11326 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12658 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2766 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12689 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11141 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11088 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11142 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7367 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12293 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2762 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12693 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12689 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2739 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12450 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12651 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12651 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2739 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2739 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2739 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12441 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11325 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12314 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2835 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2739 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2739 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12273 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12758 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11146 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12698 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12451 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12317 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12254 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12759 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11146 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12667 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12694 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11142 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7369 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12726 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2762 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12694 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7367 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12727 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2762 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12688 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12441 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11328 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7367 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2766 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12689 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12332 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12334 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12700 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11142 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12700 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12700 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12702 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2765 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17031 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12441 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2739 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2739 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12657 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11327 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12700 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12700 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11146 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12176 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11327 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7367 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11326 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2765 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2765 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17032 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12441 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2739 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12700 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12700 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12700 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11146 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12651 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12441 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2739 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12667 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2765 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11402 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2765 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17032 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1547  (class class class)co 7357  0cc0 11030  1c1 11031   + caddc 11033   · cmul 11035  cmin 11369  cn 12166  2c2 12228  3c3 12229  4c4 12230  5c5 12231  6c6 12232  7c7 12233  8c8 12234  9c9 12235  0cn0 12429  cdc 12636   mod cmo 13820  cexp 14015
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-sep 5219  ax-nul 5229  ax-pow 5295  ax-pr 5363  ax-un 7679  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3903  df-nul 4263  df-if 4456  df-pw 4532  df-sn 4557  df-pr 4559  df-op 4563  df-uni 4840  df-iun 4924  df-br 5074  df-opab 5136  df-mpt 5155  df-tr 5181  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-riota 7314  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7808  df-2nd 7933  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-er 8634  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-sup 9346  df-inf 9347  df-pnf 11173  df-mnf 11174  df-xr 11175  df-ltxr 11176  df-le 11177  df-sub 11371  df-neg 11372  df-div 11800  df-nn 12167  df-2 12236  df-3 12237  df-4 12238  df-5 12239  df-6 12240  df-7 12241  df-8 12242  df-9 12243  df-n0 12430  df-z 12517  df-dec 12637  df-uz 12781  df-rp 12935  df-fl 13743  df-mod 13821  df-seq 13956  df-exp 14016
This theorem is referenced by:  4001prm  17107
  Copyright terms: Public domain W3C validator