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

Theorem 4001lem3 17120
Description: Lemma for 4001prm 17122. 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 12468 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12464 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12671 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12671 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12204 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12676 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2825 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12266 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12466 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12671 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12671 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12671 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12547 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12465 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12674 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12671 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12671 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12472 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12671 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12671 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12469 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12671 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12671 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12565 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12467 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12671 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12671 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12671 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12473 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12671 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12671 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17119 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17118 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2730 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2730 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2730 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2730 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12736 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11356 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12710 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12710 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12678 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2730 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12461 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11369 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2730 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12281 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11368 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12678 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2753 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2825 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2730 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2730 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12758 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12278 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12268 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12356 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11190 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12720 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11186 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7402 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11368 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2753 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12713 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12461 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11371 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7400 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11369 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2757 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12709 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7400 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11369 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12678 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2757 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12709 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11185 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11133 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11186 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7400 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12313 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2753 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12713 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12709 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2730 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12470 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12671 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12671 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2730 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2730 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2730 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12461 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11368 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12334 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2825 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2730 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2730 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12293 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12778 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11190 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12718 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12471 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12337 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12274 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12779 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11190 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12687 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12714 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11186 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7402 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12746 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2753 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12714 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7400 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12747 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2753 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12708 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12461 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11371 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7400 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2757 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12709 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12352 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12354 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12720 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11186 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12720 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12720 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12722 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2756 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17046 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12461 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2730 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2730 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12677 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11370 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12720 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12720 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11190 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12203 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11370 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7400 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11369 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2756 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2756 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17047 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12461 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2730 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12720 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12720 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12720 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11190 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12671 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12461 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2730 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12687 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2756 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11445 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2756 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17047 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1540  (class class class)co 7390  0cc0 11075  1c1 11076   + caddc 11078   · cmul 11080  cmin 11412  cn 12193  2c2 12248  3c3 12249  4c4 12250  5c5 12251  6c6 12252  7c7 12253  8c8 12254  9c9 12255  0cn0 12449  cdc 12656   mod cmo 13838  cexp 14033
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 2702  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  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 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 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-op 4599  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-om 7846  df-2nd 7972  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-er 8674  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-sup 9400  df-inf 9401  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-div 11843  df-nn 12194  df-2 12256  df-3 12257  df-4 12258  df-5 12259  df-6 12260  df-7 12261  df-8 12262  df-9 12263  df-n0 12450  df-z 12537  df-dec 12657  df-uz 12801  df-rp 12959  df-fl 13761  df-mod 13839  df-seq 13974  df-exp 14034
This theorem is referenced by:  4001prm  17122
  Copyright terms: Public domain W3C validator