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

Theorem 4001lem3 17238
Description: Lemma for 4001prm 17240. 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 12550 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12546 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12754 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12754 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12271 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12763 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2856 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12341 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12548 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12754 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12754 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12754 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12629 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12547 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12761 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12754 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12754 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12554 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12754 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12754 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12551 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12754 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12754 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12646 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12549 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12754 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12754 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12754 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12555 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12754 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12754 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17237 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17236 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2760 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2760 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2760 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2760 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12824 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11412 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12798 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12798 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12766 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2760 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12543 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11425 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2760 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12356 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11424 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12766 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2783 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2856 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2760 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2760 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12846 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 2t4e8 12437 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
572, 22, 10, 54, 55, 56decmul1 12808 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
58 4cn 12353 . . . . . . . . . . . 12 4 ∈ ℂ
5958mullidi 11241 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6059, 40oveq12i 7426 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6158addridi 11424 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6260, 61eqtri 2783 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6323, 15, 52, 53, 2, 57, 62decrmanc 12801 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6424nn0cni 12543 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6564mul01i 11427 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6665oveq1i 7424 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6748addlidi 11425 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
6866, 67, 503eqtri 2787 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
692, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 63, 68decma2c 12797 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7065oveq1i 7424 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
71 2cn 12343 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
7271addlidi 11425 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7310dec0h 12766 . . . . . . . 8 2 = 02
7470, 72, 733eqtri 2787 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
754, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 69, 74decma2c 12797 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7645mulridi 11240 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
77 ax-1cn 11185 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7877mullidi 11241 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
7978oveq1i 7424 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
80 1p1e2 12391 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8179, 80eqtri 2783 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8223, 15, 15, 53, 15, 76, 81decrmanc 12801 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
835, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 75, 82decma2c 12797 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
84 eqid 2760 . . . . . 6 902 = 902
85 6nn0 12552 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
862, 85deccl 12754 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8786, 10deccl 12754 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
88 eqid 2760 . . . . . . 7 90 = 90
89 eqid 2760 . . . . . . 7 462 = 462
90 eqid 2760 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9186nn0cni 12543 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9291addridi 11424 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
93 4p1e5 12413 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9493, 22eqeltri 2856 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
95 eqid 2760 . . . . . . . . 9 231 = 231
96 eqid 2760 . . . . . . . . . 10 23 = 23
97 9cn 12368 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
98 9t2e18 12866 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
9997, 71, 98mulcomli 11245 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10015, 19, 10, 99, 80, 39decaddci2 12806 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
101 7nn0 12553 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
102 7p1e8 12416 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
103 3cn 12349 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
104 9t3e27 12867 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10597, 103, 104mulcomli 11245 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10610, 101, 102, 105decsuc 12775 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10710, 26, 15, 96, 30, 19, 10, 100, 106decrmac 12802 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10897mullidi 11241 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
109108, 93oveq12i 7426 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
110 9p5e14 12834 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
111109, 110eqtri 2783 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11227, 15, 94, 95, 30, 2, 15, 107, 111decrmac 12802 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
113108oveq1i 7424 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
114 9p6e15 12835 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
115113, 114eqtri 2783 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11628, 15, 2, 85, 90, 92, 30, 22, 15, 112, 115decmac 12796 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11729nn0cni 12543 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
118117mul01i 11427 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
119118oveq1i 7424 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
120119, 72, 733eqtri 2787 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12130, 3, 86, 10, 88, 89, 29, 10, 3, 116, 120decma2c 12797 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
122 2t2e4 12431 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
123 3t2e6 12433 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12410, 10, 26, 96, 122, 123decmul1 12808 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12571mullidi 11241 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12610, 27, 15, 95, 124, 125decmul1 12808 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12710, 28, 15, 90, 126, 125decmul1 12808 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12829, 31, 10, 84, 10, 87, 121, 127decmul2c 12810 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
12983, 128eqtr4i 2786 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1308, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 129modxai 17163 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13118nn0cni 12543 . . . 4 1000 ∈ ℂ
132 eqid 2760 . . . . 5 1000 = 1000
133 eqid 2760 . . . . . 6 100 = 100
13410dec0u 12765 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13571mul02i 11426 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13610, 16, 3, 133, 134, 135decmul1 12808 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13710, 17, 3, 132, 136, 135decmul1 12808 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
138131, 71, 137mulcomli 11245 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1398nncni 12270 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
140139mul02i 11426 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
141140oveq1i 7424 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14277addlidi 11425 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14378, 142eqtr4i 2786 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
144141, 143eqtr4i 2786 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1458, 9, 18, 14, 15, 15, 130, 138, 144mod2xi 17164 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14613nn0cni 12543 . . . 4 2000 ∈ ℂ
147 eqid 2760 . . . . 5 2000 = 2000
14810, 10, 3, 38, 122, 135decmul1 12808 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
14910, 11, 3, 36, 148, 135decmul1 12808 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15010, 12, 3, 147, 149, 135decmul1 12808 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
151146, 71, 150mulcomli 11245 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1525, 3deccl 12754 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
153152nn0cni 12543 . . . 4 4000 ∈ ℂ
154 eqid 2760 . . . . . 6 4000 = 4000
1555, 3, 142, 154decsuc 12775 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1561, 155eqtr4i 2786 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
157153, 77, 156mvrraddi 11501 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
158151, 157eqtr4i 2786 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1598, 9, 13, 14, 15, 15, 145, 158, 144mod2xi 17164 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   = wceq 1570  (class class class)co 7414  0cc0 11127  1c1 11128   + caddc 11130   · cmul 11132  cmin 11468  cn 12260  2c2 12322  3c3 12323  4c4 12324  5c5 12325  6c6 12326  7c7 12327  8c8 12328  9c9 12329  0cn0 12531  cdc 12739   mod cmo 13933  cexp 14128
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7737  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204  ax-pre-sup 11205
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7864  df-2nd 7988  df-frecs 8281  df-wrecs 8312  df-recs 8361  df-rdg 8400  df-er 8699  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-sup 9415  df-inf 9416  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-div 11899  df-nn 12261  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12532  df-z 12619  df-dec 12740  df-uz 12891  df-rp 13046  df-fl 13856  df-mod 13934  df-seq 14069  df-exp 14129
This theorem is used by:  4001prm  17240
  Copyright terms: Public domain W3C validator