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

Theorem 4001lem3 17084
Description: Lemma for 4001prm 17086. 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 12434 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12430 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12636 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12636 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12170 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12641 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2833 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12232 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12432 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12636 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12636 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12636 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12513 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12431 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12639 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12636 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12636 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12438 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12636 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12636 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12435 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12636 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12636 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12530 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12433 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12636 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12636 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12636 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12439 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12636 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12636 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17083 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17082 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2737 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2737 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2737 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2737 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12701 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11322 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12675 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12675 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12643 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2737 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12427 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11335 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2737 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12247 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11334 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12643 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2760 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2833 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2737 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12723 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 4cn 12244 . . . . . . . . . . 11 4 ∈ ℂ
57 2cn 12234 . . . . . . . . . . 11 2 ∈ ℂ
58 4t2e8 12322 . . . . . . . . . . 11 (4 · 2) = 8
5956, 57, 58mulcomli 11155 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
602, 22, 10, 54, 55, 59decmul1 12685 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
6156mullidi 11151 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6261, 40oveq12i 7382 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6356addridi 11334 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6462, 63eqtri 2760 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6523, 15, 52, 53, 2, 60, 64decrmanc 12678 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6624nn0cni 12427 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6766mul01i 11337 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6867oveq1i 7380 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6948addlidi 11335 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
7068, 69, 503eqtri 2764 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
712, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 65, 70decma2c 12674 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7267oveq1i 7380 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
7357addlidi 11335 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7410dec0h 12643 . . . . . . . 8 2 = 02
7572, 73, 743eqtri 2764 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
764, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 71, 75decma2c 12674 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7745mulridi 11150 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
78 ax-1cn 11098 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7978mullidi 11151 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
8079oveq1i 7380 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
81 1p1e2 12279 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8280, 81eqtri 2760 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8323, 15, 15, 53, 15, 77, 82decrmanc 12678 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
845, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 76, 83decma2c 12674 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
85 eqid 2737 . . . . . 6 902 = 902
86 6nn0 12436 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
872, 86deccl 12636 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8887, 10deccl 12636 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
89 eqid 2737 . . . . . . 7 90 = 90
90 eqid 2737 . . . . . . 7 462 = 462
91 eqid 2737 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9287nn0cni 12427 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9392addridi 11334 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
94 4p1e5 12300 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9594, 22eqeltri 2833 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
96 eqid 2737 . . . . . . . . 9 231 = 231
97 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 23 = 23
98 9cn 12259 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
99 9t2e18 12743 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
10098, 57, 99mulcomli 11155 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10115, 19, 10, 100, 81, 39decaddci2 12683 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
102 7nn0 12437 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
103 7p1e8 12303 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
104 3cn 12240 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
105 9t3e27 12744 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10698, 104, 105mulcomli 11155 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10710, 102, 103, 106decsuc 12652 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10810, 26, 15, 97, 30, 19, 10, 101, 107decrmac 12679 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10998mullidi 11151 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
110109, 94oveq12i 7382 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
111 9p5e14 12711 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
112110, 111eqtri 2760 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11327, 15, 95, 96, 30, 2, 15, 108, 112decrmac 12679 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
114109oveq1i 7380 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
115 9p6e15 12712 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
116114, 115eqtri 2760 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11728, 15, 2, 86, 91, 93, 30, 22, 15, 113, 116decmac 12673 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11829nn0cni 12427 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
119118mul01i 11337 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
120119oveq1i 7380 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
121120, 73, 743eqtri 2764 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12230, 3, 87, 10, 89, 90, 29, 10, 3, 117, 121decma2c 12674 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
123 2t2e4 12318 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
124 3t2e6 12320 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12510, 10, 26, 97, 123, 124decmul1 12685 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12657mullidi 11151 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12710, 27, 15, 96, 125, 126decmul1 12685 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12810, 28, 15, 91, 127, 126decmul1 12685 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12929, 31, 10, 85, 10, 88, 122, 128decmul2c 12687 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
13084, 129eqtr4i 2763 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1318, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 130modxai 17010 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13218nn0cni 12427 . . . 4 1000 ∈ ℂ
133 eqid 2737 . . . . 5 1000 = 1000
134 eqid 2737 . . . . . 6 100 = 100
13510dec0u 12642 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13657mul02i 11336 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13710, 16, 3, 134, 135, 136decmul1 12685 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13810, 17, 3, 133, 137, 136decmul1 12685 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
139132, 57, 138mulcomli 11155 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1408nncni 12169 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
141140mul02i 11336 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
142141oveq1i 7380 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14378addlidi 11335 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14479, 143eqtr4i 2763 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
145142, 144eqtr4i 2763 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1468, 9, 18, 14, 15, 15, 131, 139, 145mod2xi 17011 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14713nn0cni 12427 . . . 4 2000 ∈ ℂ
148 eqid 2737 . . . . 5 2000 = 2000
14910, 10, 3, 38, 123, 136decmul1 12685 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
15010, 11, 3, 36, 149, 136decmul1 12685 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15110, 12, 3, 148, 150, 136decmul1 12685 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
152147, 57, 151mulcomli 11155 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1535, 3deccl 12636 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
154153nn0cni 12427 . . . 4 4000 ∈ ℂ
155 eqid 2737 . . . . . 6 4000 = 4000
1565, 3, 143, 155decsuc 12652 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1571, 156eqtr4i 2763 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
158154, 78, 157mvrraddi 11411 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
159152, 158eqtr4i 2763 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1608, 9, 13, 14, 15, 15, 146, 159, 145mod2xi 17011 1 ((2↑(𝑁 − 1)) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   = wceq 1542  (class class class)co 7370  0cc0 11040  1c1 11041   + caddc 11043   · cmul 11045  cmin 11378  cn 12159  2c2 12214  3c3 12215  4c4 12216  5c5 12217  6c6 12218  7c7 12219  8c8 12220  9c9 12221  0cn0 12415  cdc 12621   mod cmo 13803  cexp 13998
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-sep 5245  ax-nul 5255  ax-pow 5314  ax-pr 5381  ax-un 7692  ax-cnex 11096  ax-resscn 11097  ax-1cn 11098  ax-icn 11099  ax-addcl 11100  ax-addrcl 11101  ax-mulcl 11102  ax-mulrcl 11103  ax-mulcom 11104  ax-addass 11105  ax-mulass 11106  ax-distr 11107  ax-i2m1 11108  ax-1ne0 11109  ax-1rid 11110  ax-rnegex 11111  ax-rrecex 11112  ax-cnre 11113  ax-pre-lttri 11114  ax-pre-lttrn 11115  ax-pre-ltadd 11116  ax-pre-mulgt0 11117  ax-pre-sup 11118
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5529  df-eprel 5534  df-po 5542  df-so 5543  df-fr 5587  df-we 5589  df-xp 5640  df-rel 5641  df-cnv 5642  df-co 5643  df-dm 5644  df-rn 5645  df-res 5646  df-ima 5647  df-pred 6269  df-ord 6330  df-on 6331  df-lim 6332  df-suc 6333  df-iota 6458  df-fun 6504  df-fn 6505  df-f 6506  df-f1 6507  df-fo 6508  df-f1o 6509  df-fv 6510  df-riota 7327  df-ov 7373  df-oprab 7374  df-mpo 7375  df-om 7821  df-2nd 7946  df-frecs 8235  df-wrecs 8266  df-recs 8315  df-rdg 8353  df-er 8647  df-en 8898  df-dom 8899  df-sdom 8900  df-sup 9359  df-inf 9360  df-pnf 11182  df-mnf 11183  df-xr 11184  df-ltxr 11185  df-le 11186  df-sub 11380  df-neg 11381  df-div 11809  df-nn 12160  df-2 12222  df-3 12223  df-4 12224  df-5 12225  df-6 12226  df-7 12227  df-8 12228  df-9 12229  df-n0 12416  df-z 12503  df-dec 12622  df-uz 12766  df-rp 12920  df-fl 13726  df-mod 13804  df-seq 13939  df-exp 13999
This theorem is referenced by:  4001prm  17086
  Copyright terms: Public domain W3C validator