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

Theorem 4001lem3 17321
Description: Lemma for 4001prm 17323. 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 12625 . . . . . 6 4 ∈ ℕ0
3 0nn0 12621 . . . . . 6 0 ∈ ℕ0
42, 3deccl 12829 . . . . 5 40 ∈ ℕ0
54, 3deccl 12829 . . . 4 400 ∈ ℕ0
6 1nn 12346 . . . 4 1 ∈ ℕ
75, 6decnncl 12838 . . 3 4001 ∈ ℕ
81, 7eqeltri 2857 . 2 𝑁 ∈ ℕ
9 2nn 12416 . 2 2 ∈ ℕ
10 2nn0 12623 . . . . 5 2 ∈ ℕ0
1110, 3deccl 12829 . . . 4 20 ∈ ℕ0
1211, 3deccl 12829 . . 3 200 ∈ ℕ0
1312, 3deccl 12829 . 2 2000 ∈ ℕ0
14 0z 12704 . 2 0 ∈ ℤ
15 1nn0 12622 . 2 1 ∈ ℕ0
16 10nn0 12836 . . . . 5 10 ∈ ℕ0
1716, 3deccl 12829 . . . 4 100 ∈ ℕ0
1817, 3deccl 12829 . . 3 1000 ∈ ℕ0
19 8nn0 12629 . . . . . 6 8 ∈ ℕ0
2019, 3deccl 12829 . . . . 5 80 ∈ ℕ0
2120, 3deccl 12829 . . . 4 800 ∈ ℕ0
22 5nn0 12626 . . . . . . 7 5 ∈ ℕ0
2322, 10deccl 12829 . . . . . 6 52 ∈ ℕ0
2423, 15deccl 12829 . . . . 5 521 ∈ ℕ0
2524nn0zi 12721 . . . 4 521 ∈ ℤ
26 3nn0 12624 . . . . . . 7 3 ∈ ℕ0
2710, 26deccl 12829 . . . . . 6 23 ∈ ℕ0
2827, 15deccl 12829 . . . . 5 231 ∈ ℕ0
2928, 15deccl 12829 . . . 4 2311 ∈ ℕ0
30 9nn0 12630 . . . . . 6 9 ∈ ℕ0
3130, 3deccl 12829 . . . . 5 90 ∈ ℕ0
3231, 10deccl 12829 . . . 4 902 ∈ ℕ0
3314001lem2 17320 . . . 4 ((2↑800) mod 𝑁) = (2311 mod 𝑁)
3414001lem1 17319 . . . 4 ((2↑200) mod 𝑁) = (902 mod 𝑁)
35 eqid 2761 . . . . 5 800 = 800
36 eqid 2761 . . . . 5 200 = 200
37 eqid 2761 . . . . . 6 80 = 80
38 eqid 2761 . . . . . 6 20 = 20
39 8p2e10 12899 . . . . . 6 (8 + 2) = 10
40 00id 11485 . . . . . 6 (0 + 0) = 0
4119, 3, 10, 3, 37, 38, 39, 40decadd 12873 . . . . 5 (80 + 20) = 100
4220, 3, 11, 3, 35, 36, 41, 40decadd 12873 . . . 4 (800 + 200) = 1000
4315dec0h 12841 . . . . . 6 1 = 01
44 eqid 2761 . . . . . . 7 400 = 400
4523nn0cni 12618 . . . . . . . 8 52 ∈ ℂ
4645addlidi 11498 . . . . . . 7 (0 + 52) = 52
47 eqid 2761 . . . . . . . 8 40 = 40
48 5cn 12431 . . . . . . . . . 10 5 ∈ ℂ
4948addridi 11497 . . . . . . . . 9 (5 + 0) = 5
5022dec0h 12841 . . . . . . . . 9 5 = 05
5149, 50eqtri 2784 . . . . . . . 8 (5 + 0) = 05
5240, 3eqeltri 2857 . . . . . . . . 9 (0 + 0) ∈ ℕ0
53 eqid 2761 . . . . . . . . 9 521 = 521
54 eqid 2761 . . . . . . . . . 10 52 = 52
55 5t4e20 12921 . . . . . . . . . 10 (5 · 4) = 20
56 2t4e8 12512 . . . . . . . . . 10 (2 · 4) = 8
572, 22, 10, 54, 55, 56decmul1 12883 . . . . . . . . 9 (52 · 4) = 208
58 4cn 12428 . . . . . . . . . . . 12 4 ∈ ℂ
5958mullidi 11314 . . . . . . . . . . 11 (1 · 4) = 4
6059, 40oveq12i 7432 . . . . . . . . . 10 ((1 · 4) + (0 + 0)) = (4 + 0)
6158addridi 11497 . . . . . . . . . 10 (4 + 0) = 4
6260, 61eqtri 2784 . . . . . . . . 9 ((1 · 4) + (0 + 0)) = 4
6323, 15, 52, 53, 2, 57, 62decrmanc 12876 . . . . . . . 8 ((521 · 4) + (0 + 0)) = 2084
6424nn0cni 12618 . . . . . . . . . . 11 521 ∈ ℂ
6564mul01i 11500 . . . . . . . . . 10 (521 · 0) = 0
6665oveq1i 7430 . . . . . . . . 9 ((521 · 0) + 5) = (0 + 5)
6748addlidi 11498 . . . . . . . . 9 (0 + 5) = 5
6866, 67, 503eqtri 2788 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 5) = 05
692, 3, 3, 22, 47, 51, 24, 22, 3, 63, 68decma2c 12872 . . . . . . 7 ((521 · 40) + (5 + 0)) = 20845
7065oveq1i 7430 . . . . . . . 8 ((521 · 0) + 2) = (0 + 2)
71 2cn 12418 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℂ
7271addlidi 11498 . . . . . . . 8 (0 + 2) = 2
7310dec0h 12841 . . . . . . . 8 2 = 02
7470, 72, 733eqtri 2788 . . . . . . 7 ((521 · 0) + 2) = 02
754, 3, 22, 10, 44, 46, 24, 10, 3, 69, 74decma2c 12872 . . . . . 6 ((521 · 400) + (0 + 52)) = 208452
7645mulridi 11313 . . . . . . 7 (52 · 1) = 52
77 ax-1cn 11258 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℂ
7877mullidi 11314 . . . . . . . . 9 (1 · 1) = 1
7978oveq1i 7430 . . . . . . . 8 ((1 · 1) + 1) = (1 + 1)
80 1p1e2 12466 . . . . . . . 8 (1 + 1) = 2
8179, 80eqtri 2784 . . . . . . 7 ((1 · 1) + 1) = 2
8223, 15, 15, 53, 15, 76, 81decrmanc 12876 . . . . . 6 ((521 · 1) + 1) = 522
835, 15, 3, 15, 1, 43, 24, 10, 23, 75, 82decma2c 12872 . . . . 5 ((521 · 𝑁) + 1) = 2084522
84 eqid 2761 . . . . . 6 902 = 902
85 6nn0 12627 . . . . . . . 8 6 ∈ ℕ0
862, 85deccl 12829 . . . . . . 7 46 ∈ ℕ0
8786, 10deccl 12829 . . . . . 6 462 ∈ ℕ0
88 eqid 2761 . . . . . . 7 90 = 90
89 eqid 2761 . . . . . . 7 462 = 462
90 eqid 2761 . . . . . . . 8 2311 = 2311
9186nn0cni 12618 . . . . . . . . 9 46 ∈ ℂ
9291addridi 11497 . . . . . . . 8 (46 + 0) = 46
93 4p1e5 12488 . . . . . . . . . 10 (4 + 1) = 5
9493, 22eqeltri 2857 . . . . . . . . 9 (4 + 1) ∈ ℕ0
95 eqid 2761 . . . . . . . . 9 231 = 231
96 eqid 2761 . . . . . . . . . 10 23 = 23
97 9cn 12443 . . . . . . . . . . . 12 9 ∈ ℂ
98 9t2e18 12941 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 2) = 18
9997, 71, 98mulcomli 11318 . . . . . . . . . . 11 (2 · 9) = 18
10015, 19, 10, 99, 80, 39decaddci2 12881 . . . . . . . . . 10 ((2 · 9) + 2) = 20
101 7nn0 12628 . . . . . . . . . . 11 7 ∈ ℕ0
102 7p1e8 12491 . . . . . . . . . . 11 (7 + 1) = 8
103 3cn 12424 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
104 9t3e27 12942 . . . . . . . . . . . 12 (9 · 3) = 27
10597, 103, 104mulcomli 11318 . . . . . . . . . . 11 (3 · 9) = 27
10610, 101, 102, 105decsuc 12850 . . . . . . . . . 10 ((3 · 9) + 1) = 28
10710, 26, 15, 96, 30, 19, 10, 100, 106decrmac 12877 . . . . . . . . 9 ((23 · 9) + 1) = 208
10897mullidi 11314 . . . . . . . . . . 11 (1 · 9) = 9
109108, 93oveq12i 7432 . . . . . . . . . 10 ((1 · 9) + (4 + 1)) = (9 + 5)
110 9p5e14 12909 . . . . . . . . . 10 (9 + 5) = 14
111109, 110eqtri 2784 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + (4 + 1)) = 14
11227, 15, 94, 95, 30, 2, 15, 107, 111decrmac 12877 . . . . . . . 8 ((231 · 9) + (4 + 1)) = 2084
113108oveq1i 7430 . . . . . . . . 9 ((1 · 9) + 6) = (9 + 6)
114 9p6e15 12910 . . . . . . . . 9 (9 + 6) = 15
115113, 114eqtri 2784 . . . . . . . 8 ((1 · 9) + 6) = 15
11628, 15, 2, 85, 90, 92, 30, 22, 15, 112, 115decmac 12871 . . . . . . 7 ((2311 · 9) + (46 + 0)) = 20845
11729nn0cni 12618 . . . . . . . . . 10 2311 ∈ ℂ
118117mul01i 11500 . . . . . . . . 9 (2311 · 0) = 0
119118oveq1i 7430 . . . . . . . 8 ((2311 · 0) + 2) = (0 + 2)
120119, 72, 733eqtri 2788 . . . . . . 7 ((2311 · 0) + 2) = 02
12130, 3, 86, 10, 88, 89, 29, 10, 3, 116, 120decma2c 12872 . . . . . 6 ((2311 · 90) + 462) = 208452
122 2t2e4 12506 . . . . . . . . 9 (2 · 2) = 4
123 3t2e6 12508 . . . . . . . . 9 (3 · 2) = 6
12410, 10, 26, 96, 122, 123decmul1 12883 . . . . . . . 8 (23 · 2) = 46
12571mullidi 11314 . . . . . . . 8 (1 · 2) = 2
12610, 27, 15, 95, 124, 125decmul1 12883 . . . . . . 7 (231 · 2) = 462
12710, 28, 15, 90, 126, 125decmul1 12883 . . . . . 6 (2311 · 2) = 4622
12829, 31, 10, 84, 10, 87, 121, 127decmul2c 12885 . . . . 5 (2311 · 902) = 2084522
12983, 128eqtr4i 2787 . . . 4 ((521 · 𝑁) + 1) = (2311 · 902)
1308, 9, 21, 25, 29, 15, 12, 32, 33, 34, 42, 129modxai 17246 . . 3 ((2↑1000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
13118nn0cni 12618 . . . 4 1000 ∈ ℂ
132 eqid 2761 . . . . 5 1000 = 1000
133 eqid 2761 . . . . . 6 100 = 100
13410dec0u 12840 . . . . . 6 (10 · 2) = 20
13571mul02i 11499 . . . . . 6 (0 · 2) = 0
13610, 16, 3, 133, 134, 135decmul1 12883 . . . . 5 (100 · 2) = 200
13710, 17, 3, 132, 136, 135decmul1 12883 . . . 4 (1000 · 2) = 2000
138131, 71, 137mulcomli 11318 . . 3 (2 · 1000) = 2000
1398nncni 12345 . . . . . 6 𝑁 ∈ ℂ
140139mul02i 11499 . . . . 5 (0 · 𝑁) = 0
141140oveq1i 7430 . . . 4 ((0 · 𝑁) + 1) = (0 + 1)
14277addlidi 11498 . . . . 5 (0 + 1) = 1
14378, 142eqtr4i 2787 . . . 4 (1 · 1) = (0 + 1)
144141, 143eqtr4i 2787 . . 3 ((0 · 𝑁) + 1) = (1 · 1)
1458, 9, 18, 14, 15, 15, 130, 138, 144mod2xi 17247 . 2 ((2↑2000) mod 𝑁) = (1 mod 𝑁)
14613nn0cni 12618 . . . 4 2000 ∈ ℂ
147 eqid 2761 . . . . 5 2000 = 2000
14810, 10, 3, 38, 122, 135decmul1 12883 . . . . . 6 (20 · 2) = 40
14910, 11, 3, 36, 148, 135decmul1 12883 . . . . 5 (200 · 2) = 400
15010, 12, 3, 147, 149, 135decmul1 12883 . . . 4 (2000 · 2) = 4000
151146, 71, 150mulcomli 11318 . . 3 (2 · 2000) = 4000
1525, 3deccl 12829 . . . . 5 4000 ∈ ℕ0
153152nn0cni 12618 . . . 4 4000 ∈ ℂ
154 eqid 2761 . . . . . 6 4000 = 4000
1555, 3, 142, 154decsuc 12850 . . . . 5 (4000 + 1) = 4001
1561, 155eqtr4i 2787 . . . 4 𝑁 = (4000 + 1)
157153, 77, 156mvrraddi 11574 . . 3 (𝑁 − 1) = 4000
158151, 157eqtr4i 2787 . 2 (2 · 2000) = (𝑁 − 1)
1598, 9, 13, 14, 15, 15, 145, 158, 144mod2xi 17247 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 7420  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   − cmin 11541  ℕcn 12335  2c2 12397  3c3 12398  4c4 12399  5c5 12400  6c6 12401  7c7 12402  8c8 12403  9c9 12404  ℕ0cn0 12606  cdc 12814   mod cmo 14009  ↑cexp 14204
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 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  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 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205
This theorem is used by:  4001prm  17323
  Copyright terms: Public domain W3C validator